Forskningen bruker fysikk til å møte utfordringer med kjemoterapi og kreftbehandling. Hvordan få levert nok cellegift til kreftceller i en svulst? Mindre enn 0.1% av injisert dose når fram til kreftcellene. Vi bruker derfor ultralyd for å forbedre leveringen av cellegift. Nå kan vi kurere svulster i mus, og dette testes ut på pasienter.  

Hva har dette med fysikk å gjøre? Levering av legemidler drives av to fysiske prosesser: Diffusjon som drives av konsentrasjonsgradienter og konveksjon som drives av trykkgradienter. 

Elektroner som beveger seg svært hurtig oppfører seg som både partikler og som bølger (kvantemekanikk). Derfor kan elektroner med høy hastighet (ca. 60% av lysets hastighet) brukes for å studere materialer omtrent på samme måte som et vanlig lysmikroskop, men med mye høyere forstørrelse. Mange materialer, for eksempel metaller og halvledere, er såkalte krystaller, der atomene ligger ordnet i et gitter. Da kan elektronmikroskopi brukes for å studere dette gitteret ved hjelp av diffraksjon (omtrent på samme måte som at man kan studere et gitter med en laserstråle på laboratoriet) og man kan se atomene. Elektronmikroskopi kan også brukes for å studere den kjemiske sammensetningen og de kjemiske bindingene i et materiale gjennom eksitasjon og de-eksitasjon av elektronskall.  

Dagens solceller har en effektivitet, dvs. hvor stor andel av solenergien som omdannes til elektrisk energi, på opp mot 30%.  Om man ønsker å lage bedre solceller enn dette, så må solcellene bygges opp på andre måter og det må utvikles helt nye type materialer. 

På NTNU prøver vi å lage en ny type materialer som kan gjøre at effektiviteten øker fra 30% til 45%.  Slike materialer er det bare forsket på i noen få år, og det er dermed mye man ikke vet, hverken om hvordan materialene skal være sammensatt eller hvordan de kan lages.  Det man vet er hvordan man ønsker at materialene skal oppføre seg når de absorberer sollys.  

Vi har gjort datamaskinene våre mindre og mindre for å gjøre dem raskere og bedre. Hittil har det fungert ganske bra, men ting begynner nå å bli så smått at vi ikke kan gjøre det noe særlig mindre. Grunnen er at vi har kommet oss ned på en lengdeskala der kvantemekanikk får stor betydning og gjør at komponentene endrer oppførsel. Dette er en vanskelig problemstilling, siden vi stadig har behov for bedre datamaskiner, men det er også en unik mulighet for innovasjon. Ettersom vi har kommet til et punkt der kvantemekanikk er viktig, har vi mulighet til å utvikle nye datamaskiner som utnytter de utrolige egenskapene kvantemekanikk tilbyr. 

En metode er å bruke elektronenes spinn istedenfor ladning til å sende informasjon. Slik spinnbasert elektronikk kan potensielt være mye mer energieffektivt enn det som finnes idag, og er det vi jobber med på Center for Quantum Spintronics (QuSpin). 

Hele 85% av massen i universet består av såkalt mørk materie. Vi vet ikke hva det er, men vi er rimelig sikre på at det eksisterer. Bevisene er mange: spiralgalakser roterer merkelig, galaksehoper har for høy bevegelsesenergi, og ikke minst, vi trenger det for å beskrive små tetthetsforskjeller i den kosmiske bakgrunnsstøyen. Likevel beskriver alle disse bare hvordan den mørke materien virker på vanlig materie gjennom gravitasjonskraften. Derfor brukes det i dag store ressurser på å prøve å lære mer om hvordan mørk materie vekselvirker med seg selv og vanlige partikler fra standardmodellen gjennom andre fundamentale krefter. Hvis vi oppnår dette, vil vi lære enormt mye om universets opprinnelse og hvorfor det ser ut som det gjør i dag. Noen mulige kandidater er massive partikler uten ladning, mikroskopiske svarte hull og sterile nøytrino.

Kjemi og kjemiske reaksjonar handlar mykje om å få dei rette molekyla til å finne saman. Dessverre kan vi ikkje overtale eller bestikke eit molekyl til å gjere det vi vil det skal gjere, dei gjer akkurat som dei sjølv vil. Jobben til kjemikarar er ofte å finne ut korleis vi kan legge til rette for at molekyla oppfører seg til vår fordel, til dømes ved å reagere med eit anna molekyl. Katalysatorar er eit triks vi brukar for å få til dette. Ein katalysator er definert som noko som aukar reaksjonsraten. Ofte skjer dette ved at katalysatoren har ei overflate der molekyla trivst og kan møte kvarandre og så reagere. Litt som ein molekylær speeddating-kafé. Ved å kombinere kunnskap om kjemi, kjennskap til materialar og avanserte analyse- og simuleringsmetoder jobbar kjemikarar med å forske seg fram til katalysatorar som er skreddarsydde for sitt formål. Slik kan vi bruke mindre energi, mindre råstoff og sleppe ut mindre forurensing når vi lagar eller fraktar ting.