| 1. |
- Berland, Kristian, 1983, et al.
(författare)
-
A van der Waals density functional study of adenine on graphene: Single-molecular adsorption and overlayer binding
- 2011
-
Ingår i: Journal of Physics Condensed Matter. - : IOP Publishing. - 0953-8984 .- 1361-648X. ; 23, s. 135001-
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- The adsorption of an adenine molecule on graphene is studied using a first-principles van der Waals functional, vdW-DF (Dion et al 2004 Phys. Rev. Lett. 92 246401). The cohesive energy of an ordered adenine overlayer is also estimated. For the adsorption of a single molecule, we determine the optimal binding configuration and adsorption energy by translating and rotating the molecule. The adsorption energy for a single molecule of adenine is found to be 711 meV, which is close to the calculated adsorption energy of the similarly sized naphthalene. On the basis of the single-molecular binding configuration, we estimate the cohesive energy of a two-dimensional ordered overlayer. We find a significantly stronger binding energy for the ordered overlayer than for single-molecule adsorption.
|
|
| 2. |
|
|
| 3. |
|
|
| 4. |
- Chakarova Käck, Svetla, 1977, et al.
(författare)
-
Binding of polycyclic aromatic hydrocarbons and graphene dimers in density functional theory
- 2010
-
Ingår i: New Journal of Physics. - : IOP Publishing. - 1367-2630. ; 12, s. Art. Nr. 013017-
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- An early van der Waals density functional (vdW-DF) described layered systems (such as graphite and graphene dimers) using a layer-averaged electron density in the evaluation of nonlocal correlations. This early vdW-DF version was also adapted to approximate the binding of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) (Chakarova S D and Schröder E 2005 J. Chem. Phys. 122 054102). In parallel to that PAH study, a new vdW-DF version (Dion M, Rydberg H, Schröder E, Langreth D C and Lundqvist B I 2004 Phys. Rev. Lett. 92 246401) was developed that provides accounts of nonlocal correlations for systems of general geometry. We apply here the latter vdW-DF version to aromatic dimers of benzene, naphthalene, anthracene and pyrene, stacked in sandwich (AA) structure, and the slipped-parallel (AB) naphthalene dimer. We further compare the results of the two methods as well as other theoretical results obtained by quantum-chemistry methods. We also compare calculations for two interacting graphene sheets in the AA and the AB structures and provide the corresponding graphene-from-graphite exfoliation energies. Finally, we present an overview of the scaling of the molecular–dimer interaction with the number of carbon atoms and with the number of carbon rings.
|
|
| 5. |
|
|
| 6. |
|
|
| 7. |
|
|
| 8. |
- Chakarova Käck, Svetla, 1977
(författare)
-
Protein unfolding by interfaces and interactions between polycyclic aromatic hydrocarbons
- 2004
-
Licentiatavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- In order to theoretically study large and complex systems, a variety of approaches that can be categorized loosely as top-down or bottom-up are followed. While our vision is to bridge the gap between these approaches and use them together in multiscale materials modeling, the present thesis is limited to give examples of each type of approach in the study of soft-matter systems.In the first part of the thesis, a top-down approach to the study of interface-induced protein unfolding on hydrophobic and polar interfaces, respectively, is presented. We use a two-dimensional lattice model and an exhaustive enumeration search for the ground state structures for a set of model proteins of length 20 residues. A comparative model study of the effects of the two types of interfaces show them to induce similar behaviour, however, with stronger effectsfor hydrophobic interfaces. The unfolding is found to proceed by a large and sudden loss of native contacts. Further, the resistance of proteins to unfolding on hydrophobic interfaces is in our model positively correlated with (i) the magnitude of the folding energy in the native-state structure, (ii) the thermal stability or energy gap for that structure, and (iii) the interface energy for native-state adsorption. We find these factors to be of roughly equal importance. Finally, experiments that might test the predicted correlations are proposed.The second part of the thesis presents a bottom-up approach, a first-principles calculation on dimers of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) molecules. In sparse matter, to which these and also proteins belong,the van der Waals forces, which are weak but long-ranged, have important effects. The PAHs consist of aromatic rings, molecularunits that also appear in the side chains of amino acids. A recently developed van der Waals density functional [Phys.Rev.Lett. 91, 126402 (2003)] for planar geometry is used in an otherwise standard implementation of thedensity functional theory to calculate the van der Waalsinteractions between the PAH molecules. Calculated values for binding distances and energies of dimers of benzene, naphthalene, anthracene and pyrene are consistent with those of experiments and other theoretical studies.This pilot study gives promise for deepened investigations of interactions of proteins, mutually and at interfaces.
|
|
| 9. |
- Chakarova Käck, Svetla, 1977
(författare)
-
Towards First-Principles Understanding of Biomolecular Adsorption
- 2006
-
Doktorsavhandling (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- A fundamental understanding of the interactions of biomolecules, such as proteins and DNA, with surfaces is of immense importance in numerous applications and poses a true challenge for theory. Density functional theory (DFT) is a quantum-mechanical tool well established for its ability to balance large system size with good accuracy in first-principles studies. However, traditional implementations cannot describe the nonlocal van der Waals interactions, that are essential in many soft matter systems, including biomolecule-surface interactions. Recently, a van der Waals density functional (vdW-DF) has been developed, making DFT applicable to soft matter. Since the functional is new, it is important to evaluate its performance. Here two versions of vdW-DF are applied to study dimers of benzene, naphthalene, anthracene and pyrene (molecules from the polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) family), as well as to interacting graphite sheets.Further, we consider several key systems of molecular adsorption, in particular, adsorption of benzene, naphthalene, phenol, and adenine on a graphite surface.These systems have aromatic rings, molecular units that also appear in the side chains of amino acids in proteins, and are also important in DNA interactions, where adenine is one of the four DNA base-pairs. They are ideal models for van der Waals bonded complexes and thus very suitable for vdW-DF performance tests. We calculate values for binding distances and energies andfind these consistent with those of experiments and other theoretical studies using accurate wave-function based methods. However, the latter methods find even our small-dimer systems laborious, the larger dimers nearly impossible to treat, and cannot treat molecular adsorption, in which respect vdW-DF is more or less unique.Based on the comparison with experimental data, our results show great promise for broad application of the vdW-DF to soft matter systems.Simulation of a system with size close to that of complex biomolecules, such as proteins, requires a multi-scale approach. We present a model study of protein unfolding upon adsorption that applies a simple but exactly solvable two-dimensional lattice model, describing amino acids based on their hydrophobicities. This approach indicatesthe effect of hydrophobic and polar surfaces, as well as the factors influencing protein stability, and we propose experiments to test the predicted correlations.In summary, we treat biomolecule-surface interactions on two scales. The prospect of obtaining a deeper insight by bridging them to a complete description is judged very promising, given our steps taken towards a first-principles understanding of biomolecular adsorption.
|
|
| 10. |
|
|
| 11. |
|
|
| 12. |
- Daniels, David, 1971-, et al.
(författare)
-
Regeringsuppdrag om elektrifieringen av transporter : samspelet mellan energisystemet och transportsystemet
- 2022
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Regeringen har uppdragit åt Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI) att ”bidra till kunskapsuppbyggnaden kring en snabb, smart och samhällsekonomiskt effektiv elektrifiering av transportsektorn” (regeringsuppdrag I2021/02212). Den här rapporten redovisar den delen av uppdraget som handlar om att översiktligt analysera samspelet mellan energisystemet och transportsystemet, vilka eventuella hinder som finns och vilka lösningar som kan bidra till en ökad elektrifiering av transporter. I denna del av uppdraget ingår att identifiera goda exempel från andra länder. Transport och energi har alltid varit tätt sammanlänkade sektorer. Det som håller på att förändras är inte bara kopplingen mellan sektorerna, utan också deras natur; medan transportsektorn historiskt sett främst har konsumerat oljeprodukter, kommer globala klimatåtgärder att driva transportsektorn mot en starkare koppling till elkraft. Vidare handlar omställningen från oljebaserade transporter till elbaserade transporter lika mycket om sektorskoppling inom energisektorn som mellan energi- och transportsystem. Dessa förändringar kräver en omställning av både transport- och energisystemen. Rapporten beskriver implikationer av transportsektors omställning på energisystemet och olika aktörers roller i omställningen för att påskynda elektrifieringen. Dessutom lyfts goda exempel från fyra andra länder; Kina, USA, Norge och Nederländerna. Vid omställningen finns några policyaspekter som bedöms viktiga att ta hänsyn till såsom teknik- och beteendeförändring, förändringar inom sektorerna och överlappande politiska mål.
|
|
| 13. |
- Käck, Svetla, 1977-, et al.
(författare)
-
Batteribytessystem för tunga fordon i Sverige : en genomförbarhetsstudie
- 2024
-
Ingår i: Sammanställning av referat från Transportforum 2024. - Linköping : Statens väg- och transportforskningsinstitut. ; , s. 320-321
-
Konferensbidrag (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Elektrifieringen av tunga transporter möter flera stora utmaningar. Möjliga laddningstekniker har olika styrkor och svagheter och bör utvärderas för att hitta de lösningarna som är bäst anpassade till förhållandena för tung trafik. För en snabb elektrifiering behövs elektrifieringslösningar som åkerier och logistikföretag har råd att investera i och som ger ett fordonsutnyttjande i nivå med dagens. Internationella erfarenheter tyder på att batteribytestekniken kan vara en konkurrenskraftig laddningslösning som har en har en hög potential för en snabb uppskalning. Batteribyteslösningar har redan idag en hög mognadsgrad tekniskt, och går dessutom att bygga ut på ett sätt där anskaffning av fordon och utbyggnad av laddstationer kan ske samtidigt och stegvis. Projektet är en genomförandestudie av hur batteribytestekniken skulle kunna tillämpas för tunga fordon för godstransporter i just Sverige. Det genomförs av VTI och Linköpings Universitet under 2023 och är finansierat av Energimyndigheten. Vi kartlägger både tekniska och affärsmässiga förutsättningar för batteribytessystem för tunga fordon i ett svenskt sammanhang. Projektet inkorporerar bland annat intervjuer med aktörer i Sverige, omvärldsbevakning för tekniken internationellt, analys av teknisk integration för både fordon och stationer, vilket inkluderar nödvändiga certifieringar med mera, samt modellering och simulering av några fallstudier. En omställning kommer att medföra stora effekter för transportföretagen och även för samhället, då man knyter tätare ihop transport- och energisystemen. Vi utvärderar potentialen för batteribytestekniken på kort och långt sikt, samt diskuterar kring antaganden, för- och nackdelar, samt hur påverkan ändras vid övergång från en mindre till en större skala. En del kunskap vänder sig till transportbranschens aktörer och belyser frågor såsom vilka logistiksystem lämpar sig bäst, hur ser kalkylen ut i jämförelse med andra alternativ. Här ingår även frågeställningar hur man kan optimera och designa batteristorlekar och total kapacitet. Batteribyteslösningar har flera fördelar såsom att fordonets- och batteriets livscykler kan delas så att cirkulära flöden och affärsmodeller kan optimeras separat; det tar fem minuter att byta ett tomt batteri till ett fulladdat, vilket ger ett högt fordonsutnyttjande. Laddstationerna möjliggör en skonsam inkoppling till elnätet och skulle dessutom kunna användas som energilager som stödjer elnätet vid behov.
|
|
| 14. |
- Langreth, D. C., et al.
(författare)
-
A density functional for sparse matter
- 2009
-
Ingår i: Journal of Physics Condensed Matter. - : IOP Publishing. - 0953-8984 .- 1361-648X. ; 21:8, s. 084203-
-
Tidskriftsartikel (refereegranskat)abstract
- Sparse matter is abundant and has both strong local bonds and weak nonbonding forces, in particular nonlocal van der Waals (vdW) forces between atoms separated by empty space. It encompasses a broad spectrum of systems, like soft matter, adsorption systems and biostructures. Density-functional theory (DFT), long since proven successful for dense matter, seems now to have come to a point, where useful extensions to sparse matter are available. In particular, a functional form, vdW-DF (Dion et al 2004 Phys. Rev. Lett. 92 246401; Thonhauser et al 2007 Phys. Rev. B 76 125112), has been proposed for the nonlocal correlations between electrons and applied to various relevant molecules and materials, including to those layered systems like graphite, boron nitride and molybdenum sulfide, to dimers of benzene, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), doped benzene, cytosine and DNA base pairs, to nonbonding forces in molecules, to adsorbed molecules, like benzene, naphthalene, phenol and adenine on graphite, alumina and metals, to polymer and carbon nanotube (CNT) crystals, and hydrogen storage in graphite and metal–organic frameworks (MOFs), and to the structure of DNA and of DNA with intercalators. Comparison with results from wavefunction calculations for the smaller systems and with experimental data for the extended ones show the vdW-DF path to be promising. This could have great ramifications.
|
|
| 15. |
- Lundmark, Sonja, 1966, et al.
(författare)
-
Coupled 3-D Thermal and Electromagnetic Modelling of a Liquid-Cooled IPM Traction Motor
- 2018
-
Ingår i: 2017 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, VPPC 2017 - Proceedings. - 9781538613177 ; 2018-Januari:3 april 2018, s. 1-6
-
Konferensbidrag (refereegranskat)abstract
- Modelling of electrical machines is constantly refined and it is now possible to couple CFD thermal models with FEM electromagnetic models, thereby considering the thermal effects on motor materials. Usually, the models are made as small as possible in order to reduce calculation time and computer resources. However, in this paper it is shown how to model an interior permanent magnet (IPM) motor in 3-D so to be able to include magnet, core and copper loss (including losses in the end windings) and the effect of air and liquid cooling. It is shown that the simulation results agree fairly well with referenced measurements. Further, it is shown how the liquid cooling input temperature affects the efficiency for a set of load points within the torque-speed range of the motor.
|
|
| 16. |
- Nordin, Lina, 1981-, et al.
(författare)
-
Nyttjandegrad elväg : omvärldsanalys och faktorer som påverkar nyttjandegraden av elvägar
- 2023
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- År 2021 lämnade Trafikverket in Förslag till nationell plan för transportinfrastrukturen 2022–2033 samt Regeringsuppdraget Analysera förutsättningar och planera för utbyggnad av elvägar. I uppdraget analyserades förutsättningar och planer för utbyggnad av elvägar. Dessutom gjordes en analys gällande en potentiell nyttjandegrad av elvägar i Sverige, baserat bland annat på utvecklingen av tunga elektrifierade transporter på väg. Nyttjandegraden är en central faktor för att kunna förstå de konsekvenser, exempelvis i form av miljönytta och samhällsekonomisk lönsamhet, som en etablering av elvägar kan medföra. Nyttjandegraden i Trafikverkets rapport uppskattades till 25 % vid en full utbyggnad av elvägsnätet till år 2040. På grund av utvecklingen i omvärlden och den snabba teknikutvecklingen på marknaden för elvägar, har andra europeiska länder gjort liknande utredningar vilka resulterat i andra uppskattningar av nyttjandegrader. Därför fanns det anledning att redan nu förnya analysen av hur nyttjandegraden av elvägar kan komma att bli i framtidens vägtransportsystem i Sverige. För att kunna avgöra om de nyttjandegrader som tagits fram i den svenska utredningen fortfarande stod sig, gjordes en jämförelse mellan dessa uträkningar och fyra andra europeiska länders rapporteringar: Tyskland, Frankrike, Storbritannien och Nederländerna. Syftet var att analysera olika faktorers betydelse och påverkan på nyttjandegraden av elväg. Målet var att presentera en metod för att kunna göra avvägningar gällande ingående faktorer samt beräkningar av nyttjandegraden utifrån valda faktorer. Den här rapporten föreslår olika angreppssätt för uppskattning av nyttjandegrad, genom att exemplifiera med olika skattningar baserat på olika ingående faktorer och beräkningsunderlag. Rapporten inkluderar också en känslighetsanalys för att påvisa hur olika antaganden kan ge olika resultat av nyttjandegrad. Utredningen visar att det krävs detaljerad information från flera källor för att kunna göra tillförlitliga uppskattningar om nyttjandegrad av elväg. Utifrån den känslighetsanalys som gjorts blir det tydligt att svensk fjärrtransport står för det enskilt största nyttjandet av elvägen. Det kommer därför bli viktigt att undersöka vilka beteenden i fordonsflottan som krävs för att byta till elvägsdrift, då dessa faktorer är avgörande för nyttjandegraden.
|
|
| 17. |
- Nåbo, Arne, 1958-, et al.
(författare)
-
Battery-Swapping for Heavy Duty Vehicles : A Feasibility Study on Up-Scaling in Sweden
- 2024
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Rapporten fokuserar på den kommersiella genomförbarheten av ett batteribytessystem för tunga lastbilar i Sverige. Genom att studera affärsmodeller, kompatibilitet med svenska regelverk och integration i transportverksamheten har vi utforskat hur disruptiva teknologier, ekosystemeffekter och cirkularitet skulle kunna möjliggöra en snabb introduktion och uppskalning av ett batteribytessystem. Ett särskilt fokus har legat på Kina för att analysera statusen för batteribyten och de processer som har lett till den snabba utvecklingen och uppskalningen där. I Kina krävde batteribyte en ny affärsmodell där aktörer såsom energiproducenter, batteritillverkare och maskinindustri går i spetsen för utvecklingen och spridningen av batteribyten. Batteribyte är nu den dominerande tekniken för eldrivna lastbilar i Kina.Exempel på fördelar med batteribyte som förespråkas är att det bara tar några minuter att byta batteri, minskad investering för lastbilsägare, låg påverkan på det lokala elnätet och att fordons- och batterilivscykler separeras. En simuleringsstudie om batteribyte för tunga lastbilar i hamnverksamhet visar i denna rapport på tydliga fördelar jämfört med kabelladdning. Det finns dock ett par utmaningar med att införa batteribyte i Sverige. För det första finns det inga tydliga förespråkare för batteribyte inom industrin. Till exempel är de svenska och europeiska fordonstillverkarna tveksamma eftersom det utmanar deras nuvarande affärsmodell och att de kan ta rollen som grindvakter. För det andra omfattar inte de nuvarande standarderna och regelverken för fordon och energisystem i Sverige och i EU batteribyte. Rapporten tar också upp behovet av kunskap och utbildning av personer vid batteribytesstationer, samt vikten av social hållbarhet vid elektrifiering av tunga transporter.
|
|
| 18. |
- Nåbo, Arne, 1958-, et al.
(författare)
-
Regeringsuppdrag om elektrifieringen av transporter : rekommendationer för att underlätta datadelning och nyttiggörande av data för planering, utveckling och drift av laddinfrastruktur och affärsmodeller
- 2023
-
Rapport (övrigt vetenskapligt/konstnärligt)abstract
- Regeringen har uppdragit åt Statens väg- och transportforskningsinstitut (VTI) att ”bidra till kunskapsuppbyggnaden kring en snabb, smart och samhällsekonomiskt effektiv elektrifiering av transportsektorn”. Den här rapporten redovisar den del av uppdraget som handlar om att genomföra pilotprojekt och ta fram modeller för hur data i praktiken på bästa sätt kan tillgängliggöras, delas och nyttiggöras för att optimera planering, utveckling, drift samt affärsmodeller för laddinfrastruktur. I rapporten ges en beskrivning av förekommande tekniker för laddning av elfordon, viktiga användarperspektiv, och hur affärsmodeller och system för laddinfrastruktur kan modelleras. Rapporten fokuserar på datadelning och beskriver hur aktörer idag delar data samt vilka svårigheter de ser med datadelning. Detta omfattar bland annat datatillgänglighet, delning och nyttiggörande, samt hur aktörerna vill att det ska fungera framåt. En stor utmaning handlar om datatillgänglighet, där aktörer dels ser problem med att få tillgång till data och dels är avvaktande till att vilja dela med sig av egna data. Ofta handlar det om integritetsfrågor och reglering enligt GDPR. Betydelsen av en väl fungerande samverkan mellan energi- och transportsektorn har lyfts i tidigare rapporteringar från det här uppdraget. Vikten av en digitalisering och digital infrastruktur som kopplar samman dessa sektorer betonas speciellt i detta arbete. Digitalisering behövs för att effektivisera planering, utveckling och drift av den infrastruktur som ett elektrifierat transportsystem kräver. De modelleringar som gjorts i den här delen av uppdraget handlar om transportmodellering och energimodellering samt utveckling för att få modellerna att samspela.
|
|
