Fra “dårlig i skolen” til nanofysiker

I folkeskolen taler man ofte om børn med “boglige evner” og spår dem en lang og succesrig rejse inden for uddannelsessystemet. Men man skal være forsigtig med at afskrive nogen ud fra den målestok. Charline Kaisa Reffeldt Kirchert havde det fagligt svært i skolen. I dag forsker hun i eksperimentel nanofysik.

“Jeg var ikke særlig god til at gå i skole. Jeg havde svært ved dansk og de sproglige fag, og jeg måtte også skifte skole på grund af en lærer, der – pænt sagt – ikke var særlig sød”, fortæller hun.

Men mellem de udfordrende læse- og skriveopgaver var det matematikken og naturvidenskaben, der holdt hende oppe.

“Der var ikke noget med at skrive og stave og den slags – det handlede mere om at tænke logisk, forstå et koncept og forstå, hvad der sker omkring en. Så det føltes mere som en leg end som at gå i skole”, siger Charline Kirchert, der også tilskriver særligt sin far den naturvidenskabelige interesse, hun har haft med sig fra barnsben.

Og selv i dag, hvor hun som ph.d.-studerende ved DTU Energi beskæftiger sig med emner på et abstraktionsniveau, som vil sætte de flestes begrebsevner på overarbejde, er de boglige vanskeligheder fra skoletiden noget, der af og til stikker sit drilske hoved frem.

“Det er stadig noget, der udfordrer mig. Jeg har jo artikler, jeg skal læse, men hvis jeg kan, vil jeg hellere sidde og rode med noget andet. Det er helt sikkert en ting, jeg skal arbejde med. Og når jeg skal læse en artikel, beder jeg min vejleder hjælpe mig for eksempel med nogle spørgsmål eller konkrete opgaver, sådan at jeg ligesom har noget at arbejde med, og det ikke bare bliver sådan en uendelig lang opgave, der ligger foran mig”.

Søger efter mikroskopisk lederlag

Det var den brede, almene interesse for naturvidenskab, der fik hende til at læse nanoscience på universitetet – det var ligesom “lidt af det hele”. Men det blev kvantemekanikken, der tændte den største gnist. På én gang et uudgrundeligt mysterium og samtidig en nøgle, der åbner en masse bokse.

“Man kan næsten blive helt dårlig af at tænke for meget over det, for det er rigtig svært at forstå. Men man kan ikke komme uden om “kvant”, hvis man arbejder med ting i nanostørrelse. Men vi kan udregne en masse og gøre rigtig mange ting med det uden rigtigt at forstå det. Og det er ret fascinerende, synes jeg”.

Hendes speciale handlede om såkaldte kvantepunkter – en slags kunstige atomer, som kan opbygges eller “gros” i forskellige strukturer med forskellige egenskaber.

I den proces blev det også mere og mere klart, at det først og fremmest var det eksperimentelle arbejde i laboratorierne – forskningshåndværket – der appellerede.

“Det er ikke kun teorien, men mere det med selv at arbejde med det, jeg er blevet fascineret af. Det der med at gå i laboratoriet og producere noget – at lave sin egen chip og fysiske ting, som man kan måle på, og så forstå resultaterne bagefter”.

Og det er heldigvis også det, Charline Kircherts ph.d.-projekt handler om. Det går ud på at undersøge de potentielle elektriske lederegenskaber af oxidmikromembraner – mere specifikt en membran af oxiden strontiumtitanat. Oxidmembranerne er ikke ledende i sig selv. Men ved at påføre membranen en tynd legering af aluminium opstår der en oxideringsproces mellem de to materialer, og med det ændres de kemiske egenskaber i oxidmembranen lige ved grænsefladen – en slags tredje, mellemliggende lag.

“Inde i oxiden bliver der dannet sådan en helt tynd todimensionel elektrongas, som man kalder det. Og de elektroner, der findes her, er ledende og frie til at flytte sig rundt i to dimensioner. Dem vil jeg gerne få kontakt til og forsøge at måle på”.

“Det skal nok lykkes”

Men det er selvsagt ikke så ligetil. Elektrongaslaget har en tykkelse mindre end en nanometer, så det er ikke bare at sætte to krokodillenæb og et voltmeter til. Et af de forsøg, Charline Kirchert udfører, er at fryse materialet ned i en kryostat – et fryseapparat, der er i stand til at fryse genstande ned i nærheden af det absolutte nulpunkt.

“Membranerne skulle gerne blive superledende omkring 200 millikelvin. Så det er en af de pejlemærker, der er. Og det er ligesom det, jeg leder efter nu”.
Det langsigtede perspektiv af forskningen er nye materialer til komponenter i elektroniske kredsløb, for eksempel computere. Men for Charline Kircherts vedkommende er det ren grundforskning. Der er ingen garanti for en ny teknologi baseret på præcis de materialer, hun bruger, endsige et brugbart materiale.

“Lige nu synes jeg ikke, det går så godt, men min vejleder er meget optimistisk. Det handler bare om at finde de rigtige parametre, hvilket tager tid og kræver en masse forsøg. Så på et eller andet tidspunkt skal det nok lykkes”.

Hun forklarer sit arbejde som en cyklisk proces, hvor hun hele tiden justerer på de forskellige dele af eksperimentet.

“Der er mange små step, man kan optimere på. Hvordan laver jeg kontakterne? Hvilke forskellige apparater kan jeg bruge til at deponere det her aluminiumlag? Hvordan overføres membranen? Sådan er det hele tiden – to skridt frem og et tilbage. Så man skal have meget tålmodighed, og man skal vide, at tingene ikke lykkes første gang. Sådan er det bare, når man udfører eksperimentelt arbejde, og det er en ret stor del af det at være forsker”.