Observation of anisotropic diffusion of light in compacted granular porous materials

It is known that compaction of granular matter can lead to anisotropic mechanical properties. Recent work has confirmed the link to pore space anisotropy, but the relation between compression, mechanical properties and material microstructure remains poorly understood and new diagnostic tools are needed. By studying the temporal and spatial characteristics of short optical pulses diffusively transmitted through compacted granular materials, we show that powder compaction can also give rise to strongly anisotropic diffusion of light. Investigating technologically important materials such as microcrystalline cellulose, lactose and calcium phosphate, we report increasing optical anisotropy with compaction force and radial diffusion constants being up to 1.7 times the longitudinal. This open new and attractive routes to material characterization and investigation of compression-induced structural anisotropy. In addition, by revealing inadequacy of isotropic diffusion models, our observations also have important implications for quantitative spectroscopy of powder compacts (e.g., pharmaceutical tablets).Comment: New version with significantly improved presentation. Data and argumentation identical to previous versio

Laser spectroscopy of gas confined in nanoporous materials

We show that high-resolution laser spectroscopy can probe surface interactions of gas confined in nano-cavities of porous materials. We report on strong line broadening and unfamiliar lineshapes due to tight confinement, as well as signal enhancement due to multiple photon scattering. This new domain of laser spectroscopy constitute a challenge for the theory of collisions and spectroscopic lineshapes, and open for new ways of analyzing porous materials and processes taking place therein.Comment: 4 pages, 3 figures, partly presented orally at 7th International Conference on Tunable Diode Laser Spectroscopy (TDLS), July 2009 in Zermatt, Switzerland; Accepted for Applied Physics Letters (December 2009

Achieving Balance between Car Accessibility and good Urban Environment

This paper will discuss some of the results from, and the applied methodology within, the research project “Balancing car accessibility and good urban environment”. The central issue concerns the balance between individual benefit of car-access and the public benefit of a good urban environment. There is no functioning market where this balance can be effectively settled because “urban environment” is an example of a public good that can not be purchased in desired quantities on a traditional market. The isolated behaviour of an individual, or a household, has no impact on the total outcome, which in turn will influence the behaviour in certain directions. The purpose of the study is to investigate and analyse the balance between individual gains offered by unlimited car-access and the following consequences of the total traffic by private cars, that individuals would choose if the connections between these variables were made clear. This research question is answered by letting individuals choose among different scenarios concerning the design of inner cities and residential areas in suburbs, by means of a questionnaire. By letting the individuals express their attitudes towards different parts of the scenarios and answer questions concerning their socio-economic background and travelling behaviour, the analysis is further advanced. The results of the study show that, within the boundaries of the applied methodology, a majority of the individuals prefer scenarios where all kinds of road-users relatively safely coexists on streets and roads in towns and cities, and where this condition has been reached by traffic calming measures. Compared to the present situation this means a rather large reduction in car-traffic and parking in, especially, inner cities with corresponding improvements in safety and assigned capacity for pedestrians and cyclists

A tramway line extension - integrated town and traffic planning in local practice

De transportpolitiska målen i Sverige förutsätter att färdmedelsfördelningen i städer förändras. Resandet med bil bör minska och resandet med kollektivtrafik, gång och cykel bör öka. Kollektivtrafikens konkurrensförmåga avgörs av två huvudtyper av faktorer: systeminterna respektive systemexterna faktorer. I den förstnämnda kategorin ingår faktorer som kapacitet, priser, komfort, restid, linjedragning, frekvens etc. För att kollektivtrafiken ska kunna konkurrera effektivt måste de systeminterna faktorerna uppvisa en tillräckligt hög kvalitetsnivå. Men detta är inte tillräckligt. Kollektivtrafikens konkurrensförmåga bestäms i hög grad av systemexterna faktorer som hur kollektivtrafiken hanteras i den färdmedelsövergripande lokala och regionala trafikplaneringen samt trafikplaneringens integration med stadsplanering och övrig planering av markanvändningen. Dessa faktorer avgörs därför av utformningen av den relevanta planeringen och politiken. Men planeringsinstituten, planeringsmodeller och –processer samt den påverkande politiken, måste utvecklas för att de systemexterna faktorerna ska kunna bidra till en mer konkurrenskraftig kollektivtrafik. InnehållVTI har sedan 1999 bedrivit en omfattande forskning om moderna spårvägssystem. I delprojektet ”Integrerad planering och kollektivtrafik” samarbetade VTI med Norrköpings kommun och Blekinges Tekniska Högskola, för att arbeta fram ett förslag på hur en förlängning av spårvägsnätet i den medelstora svenska staden Norrköping kan utformas. Förslaget avser en förlängning av nuvarande nät med en linje på 4.3 km, från centrum av staden i en relativt rak dragning i sydöstlig riktning. Förslaget baseras på att spårvägsinvesteringen ska kombineras med trafikplaneringsåtgärder, ombyggnader av markområden och fastigheter samt nya exploateringar. Spårvägsinvesteringen ska användas för att förnya staden och öka attraktiviteten för både boende och verksamheter. Samtidigt ska dessa kompletterande åtgärder bidra till att skapa marknadsunderlag för resande med spårvägen. Förslaget är därför baserat på integrerad trafik- och stadsplanering.Projektet är avslutat och är dokumenterat i forskningsrapporter och plandokument. MetodLängs med den nya dragningen finns ett antal punkter i form av stadsdelar, torg och köpcentrum som den nya linjen kommer att angöra. I projektet inventerades dessa målpunkter med fokus på den nuvarande funktionen och identifierade problem som kan vara av olika slag. Genomgående gäller att det finns tydliga brister i utformningen av trafiksystemet med gatunät, parkeringsplatser etc. med tydliga förändringsbehov. Därefter arbetades ett förslag på ny utformning fram som utgår från den nya spårvägen, men som också innehåller andra förändringar som skapar en attraktivare och bättre stad, och som bidrar till att dagens problem vid de olika målpunkterna kan lösas. Dessa åtgärder spänner från ombyggnader av gaturummet enligt ”traffic calming” principer till uppförandet av nya fastigheter och parkområden. Utformningsförslaget visualiseras med hjälp av illustrationer och skisser, utöver den beskrivande texten, och dokumenteras i en publikation som till formatet är densamma som kommunens övriga plandokument. För att kunna genomföra projektet krävdes ett nära samarbete mellan forskningsgruppen och kommunens planerare samt kontakter med politiker, fastighetsägare, ledare för köpcentra, bostadsbolag etc. ResultatProjektet fick förväntat resultat i och med att många aktörer insåg att investeringar i kollektivtrafik kan användas för att öka stadens attraktivitet. Vad som under flera decennier hade diskuterats som en transportfråga i kommunen, lyftes nu till att avse en mycket bredare ansats för att stärka Norrköpings förmåga att attrahera boende och verksamheter samt stimulera den lokala och regionala ekonomin och förbättra miljön. I projektet gjordes stora ansträngningar för att nå ut med resultaten till alla relevanta aktörer genom presentationer, konferensbidrag och rapportering i massmedia.Detta medförde sammantaget att kunskapen om kollektivtrafikens potential i städer ökade markant bland många aktörer. Planeringen går nu vidare med mer konventionella utredningar för att driva processen närmare ett förverkligande av utformningsförslagets intentioner

Finite dimensional Markovian realizations for stochastic volatility forward rate models

We consider forward rate rate models of HJM type, as well as more general infinite dimensional SDEs, where the volatility/diffusion term is stochastic in the sense of being driven by a separate hidden Markov process. Within this framework we use the previously developed Hilbert space realization theory in order provide general necessary and sufficent conditions for the existence of a finite dimensional Markovian realizations for the stochastic volatility models. We illustrate the theory by analyzing a number of concrete examples.HJM models; stochastic volatility; factor models; forward rates; state space models; Markovian realizations; infinite dimensional SDEs

Vibration response of long cable-stayed timber footbridge – case study

Timber footbridges with a span larger than 30 meters are sensitive to vibrations and dynamic factors must therefore be taken into considerations in the design. A case study of a cable-stayed footbridge, Älvsbacka Bridge, with a free span of 130 meters, is presented. The dynamic design of the bridge is compared, based on the old Swedish code, BRO 2004 and the Eurocode 5. Simplified force models presented in BRO 2004 and the ISO 10137 international standard are compared. Vertical and lateral accelerations are measured on the bridge with accelerometers attached to the bridge deck. According to the simplified force model, the vertical acceleration limit was met for a group of twenty pedestrians, which was regarded as a reasonable design situation. From the measured accelerations, the damping factor was calculated as 1.2% of critical damping, which is twice the value used in design

Disordered, strongly scattering porous materials as miniature multipass gas cells

Spectroscopic gas sensing is both a commercial success and a rapidly advancing scientific field. Throughout the years, massive efforts have been directed towards improving detection limits by achieving long interaction pathlengths. Prominent examples include the use of conventional multipass gas cells, sophisticated high-finesse cavities, gas-filled holey fibers, integrating spheres, and diffusive reflectors. Despite this rich flora of approaches, there is a continuous struggle to reduce size, gas volume, cost and alignment complexity. Here, we show that extreme light scattering in porous materials can be used to realise miniature gas cells. Near-infrared transmission through a 7 mm zirconia (ZrO2) sample with a 49% porosity and subwavelength pore structure (on the order of 100 nm) gives rise to an effective gas interaction pathlength above 5 meters, an enhancement corresponding to 750 passes through a conventional multipass cell. This essentially different approach to pathlength enhancement opens a new route to compact, alignment-free and low-cost optical sensor systems

Transport in quenched disorder: light diffusion in strongly heterogeneous turbid media

We present a theoretical and experimental study of light transport in disordered media with strongly heterogeneous distribution of scatterers formed via non-scattering regions. Step correlations induced by quenched disorder are found to prevent diffusivity from diverging with increasing heterogeneity scale, contrary to expectations from annealed models. Spectral diffusivity is measured for a porous ceramic where nanopores act as scatterers and macropores render their distribution heterogeneous. Results agree well with Monte Carlo simulations and a proposed analytical model.Comment: 12 pages, 9 figures (significant amount of supplemental information