Charge transport in disordered materials : simulations, theory, and numerical modeling of hopping transport and electron-hole recombination

Min avhandling behandlar hur oordnade material leder elektrisk ström. Bland materialen som studeras finns ledande polymerer, d.v.s. plaster som leder ström, och mer allmänt organiska halvledare. Av de här materialen har man kunnat bygga elektroniska komponenter, och man hoppas på att kunna trycka hela kretsar av organiska material. För de här tillämpningarna är det viktigt att förstå hur materialen själva leder elektrisk ström. Termen oordnade material syftar på material som saknar kristallstruktur. Oordningen gör att elektronernas tillstånd blir lokaliserade i rummet, så att en elektron i ett visst tillstånd är begränsad t.ex. till en molekyl eller ett segment av en polymer. Det här kan jämföras med kristallina material, där ett elektrontillstånd är utspritt över hela kristallen (men i stället har en väldefinierad rörelsemängd). Elektronerna (eller hålen) i det oordnade materialet kan röra sig genom att tunnelera mellan de lokaliserade tillstånden. Utgående från egenskaperna för den här tunneleringsprocessen, kan man bestämma transportegenskaperna för hela materialet. Det här är utgångspunkten för den så kallade hopptransportmodellen, som jag har använt mig av. Hopptransportmodellen innehåller flera drastiska förenklingar. Till exempel betraktas elektrontillstånden som punktformiga, så att tunneleringssannolikheten mellan två tillstånd endast beror på avståndet mellan dem, och inte på deras relativa orientation. En annan förenkling är att behandla det kvantmekaniska tunneleringsproblemet som en klassisk process, en slumpvandring. Trots de här grova approximationerna visar hopptransportmodellen ändå många av de fenomen som uppträder i de verkliga materialen som man vill modellera. Man kan kanske säga att hopptransportmodellen är den enklaste modell för oordnade material som fortfarande är intressant att studera. Man har inte hittat exakta analytiska lösningar för hopptransportmodellen, därför använder man approximationer och numeriska metoder, ofta i form av datorberäkningar. Vi har använt både analytiska metoder och numeriska beräkningar för att studera olika aspekter av hopptransportmodellen. En viktig del av artiklarna som min avhandling baserar sig på är att jämföra analytiska och numeriska resultat. Min andel av arbetet har främst varit att utveckla de numeriska metoderna och applicera dem på hopptransportmodellen. Därför fokuserar jag på den här delen av arbetet i avhandlingens introduktionsdel. Ett sätt att studera hopptransportmodellen numeriskt är att direkt utföra en slumpvandringsprocess med ett datorprogram. Genom att föra statisik över slumpvandringen kan man beräkna olika transportegenskaper i modellen. Det här är en så kallad Monte Carlo-metod, eftersom själva beräkningen är en slumpmässig process. I stället för att följa rörelsebanan för enskilda elektroner, kan man beräkna sannolikheten vid jämvikt för att hitta en elektron i olika tillstånd. Man ställer upp ett system av ekvationer, som relaterar sannolikheterna för att hitta elektronen i olika tillstånd i systemet med flödet, strömmen, mellan de olika tillstånden. Genom att lösa ekvationssystemet fås sannolikhetsfördelningen för elektronerna. Från sannolikhetsfördelningen kan sedan strömmen och materialets transportegenskaper beräknas. En aspekt av hopptransportmodellen som vi studerat är elektronernas diffusion, d.v.s. deras slumpmässiga rörelse. Om man betraktar en samling elektroner, så sprider den med tiden ut sig över ett större område. Det är känt att diffusionshastigheten beror av elfältet, så att elektronerna sprider sig fortare om de påverkas av ett elektriskt fält. Vi har undersökt den här processen, och visat att beteendet är väldigt olika i endimensionella system, jämfört med två- och tredimensionella. I två och tre dimensioner beror diffusionskoefficienten kvadratiskt av elfältet, medan beroendet i en dimension är linjärt. En annan aspekt vi studerat är negativ differentiell konduktivitet, d.v.s. att strömmen i ett material minskar då man ökar spänningen över det. Eftersom det här fenomenet har uppmätts i organiska minnesceller, ville vi undersöka om fenomenet också kan uppstå i hopptransportmodellen. Det visade sig att det i modellen finns två olika mekanismer som kan ge upphov till negativ differentiell konduktivitet. Dels kan elektronerna fastna i fällor, återvändsgränder i systemet, som är sådana att det är svårare att ta sig ur dem då elfältet är stort. Då kan elektronernas medelhastighet och därmed strömmen i materialet minska med ökande elfält. Elektrisk växelverkan mellan elektronerna kan också leda till samma beteende, genom en så kallad coulombblockad. En coulombblockad kan uppstå om antalet ledningselektroner i materialet ökar med ökande spänning. Elektronerna repellerar varandra och ett större antal elektroner kan leda till att transporten blir långsammare, d.v.s. att strömmen minskar.

Kävelyn ja pyöräilyn toimenpidesuunnitelma : Uudenmaan ELY-keskus: Uusimaa, Kanta-Häme ja Päijät-Häme

Kävelyn ja pyöräilyn edistäminen tukee liikennepolitiikan keskeisiä tavoitteita toimivasta, terveellisestä, taloudellisesta ja ympäristön kannalta kestävästä liikennejärjestelmästä. Kävelyn ja pyöräilyn suosion kasvu edellyttää sitä, että arkimatkojen tekeminen jalan ja pyörällä on sujuvaa ja turvallista ja että päivittäisten toimintojen edellyttämien matkojen pituudet pysyvät riittävän lyhyinä. ELY-keskuksilla on merkittävä rooli näiden reunaehtojen kehitykselle niin maantievarsien jalankulku- ja pyöräilyolosuhteista vastaavana tienpitäjänä, kaupunkiseutujen ja taajamien liikennejärjestelmän suunnitteluun yhdessä muiden tahojen kanssa osallistuvana asiantuntijatahoja kuin kuntien kaavoitusta ohjaavana viranomaisena. Tärkeimmät keinot kävelyn ja pyöräilyn olosuhteiden parantamiseksi ja suosion lisäämiseksi on koottu eri tahojen yhteistyönä laadittuun, vuoden 2012 alussa valmistuneeseen Kävelyn ja pyöräilyn valtakunnalliseen toimenpidesuunnitelmaan 2020. Nyt laadittu Uudenmaan ELY-keskuksen kävelyn ja pyöräilyn toimenpidesuunnitelma kertoo, miten Uudenmaan ELY-keskus toimii kävelyn ja pyöräilyn edistämiseksi ja valtakunnallisen suunnitelman toteuttamiseksi. Uudenmaan ELY-keskuksen suunnitelmassa on valtakunnallisen suunnitelman tapaan neljään teemaan ryhmiteltynä 33 toimenpideotsikkoa, joiden alla konkreettiset toimenpiteet on kuvattu. Teemoja ovat asenteisiin ja liikkumistottumuksiin vaikuttaminen (Tärkeät valinnat), kävelyä ja pyöräilyä tukevan liikenneinfrastruktuurin ja liikkumisympäristön kehittäminen (Reitti selvä), jalan ja pyörällä liikkumista suosivan yhdyskuntarakenteen ja palveluverkon edistäminen (Kaikki lähellä) sekä kävelyn ja pyöräilyn asemaa hallinnossa, päätöksenteossa, rahoituksessa ja suunnittelussa koskevat kehittämisehdotukset (Järjestelmä toimii). Uudenmaan ELY-keskuksen kävelyn ja pyöräilyn toimenpidesuunnitelmaa aletaan toteuttaa heti. Monet suunnitelmassa kuvatut toimet ovat jo käynnissä tai käynnistetty suunnitelman laatimisen aikana. Toimenpiteiden etenemistä seurataan ja niiden tilannetta käsitellään jatkossa mm. seudullisissa kävelyn ja pyöräilyn yhteistyöryhmissä.

Att ha en studerande i klassen : en studie i hur elever i Vasa övningsskola uppfattar klasslärarstuderandes närvaro i skolan

Syftet med denna avhandling är att undersöka hur elever i grundskolan F–6 (förskola till årskurs 6) i Vasa övningsskola uppfattar klasslärarstuderande och deras närvaro i skolan. Den fenomenografiska forskningsansatsen ligger som grund för arbetet och undersökningen är i huvudsak kvalitativ men har även kvantitativa inslag. De forskningsfrågor vi med vår undersökning önskar få svar på är följande: 1. Vilken uppfattning har eleverna om klasslärarstuderandenas uppgifter under praktikperioderna? 2. Vilken uppfattning har eleverna om klasslärarstuderandenas beredskap för läraryrket? 3. Vilka faktorer påverkar elevernas relation till klasslärarstuderandena? För att besvara forskningsfrågorna har vi använt två datainsamlingsmetoder. I den första undersökningen har vi gjort intervjuer med 14 elever i F–6 i Vasa övningsskola. I tillägg till detta har även en enkät delats ut i tre klasser i övningsskolan; en sammansatt klass 5–6, en klass i årskurs 5 och en klass i årskurs 6. Det sammanlagda antalet respondenter och insamlade enkätsvar i den andra undersökningen är 50 stycken. Våra resultat visar att eleverna uppfattar att det under praktikperioderna bland annat hör till klasslärarstuderandenas uppgifter att bekanta sig med eleverna, auskultera, planera och undervisa. Gällande den andra forskningsfrågan visar resultaten att eleverna bedömer studerandenas lärarberedskap exempelvis utgående från om studerandena kan skapa ordning i klassen, hurdana ämneskunskaper de har, hur de ger instruktioner, vilka metoder de använder samt hur väl de kan anpassa sig till skolans organisation och klassens arbete. Faktorer som enligt elevernas uppfattning påverkar deras relation till klasslärarstuderandena är bland annat vilka förväntningar eleverna har på relationen, vilket bemötande de får av studerandena, praktikens ramar samt elevernas relation till den egna klassläraren. Slutsatserna av vår avhandling är att relationerna till lärarstuderandena är betydelsefulla för eleverna även om de begränsas både tidsmässigt och organisatoriskt av praktikperiodernas ramar. På basis av vår undersökning konstaterar vi också att eleverna vid Vasa övningsskola skulle ha fördel av att studerandena i högre grad än nu fokuserar på att utveckla relationer till eleverna och vågar använda personligheten som ett verktyg under praktikperioderna.