Mars Express. Eget bilag: Nanoteknologi. Medlemsblad for Nysgjerrigper, årgang

Transkript

1 Medlemsblad for Nysgjerrigper, årgang Avsender: Norges forskningsråd Returadresse: Nysgjerrigper Norges forskningsråd Postuttak St. Hanshaugen 0131 Oslo Mars Express Eget bilag: Nanoteknologi

2 Imponerende atomer Når atomer trives sammen, kan man lage stoffer med de mest utrolige egenskaper. Slik kan man lage skjorter som stryker seg selv og vinduer som aldri trenger vask. TEKST: HANNE S. FINSTAD Alt rundt oss er lagd av atomer, naturens fantastiske byggeklosser. Forskerne blir hele tiden flinkere til å lage nye stoffer ved å sette sammen atomer og molekyler på nye måter. De kan også flytte på enkeltatomer og lage bitte små ting som oppfører seg annerledes enn alt som er større. Forskningen kalles nanoteknologi. Spesielle blandinger av atomene titan og nikkel, kan for eksempel gi metall med hukommelse. Du kan strekke og bøye det, men varmer du det opp, spretter det tilbake til sin opprinnelige form. Et motehus i Italia har brukt tynne tråder av metallet i en skjorte. FOTO: CORPONOVE Det har gjort skjorta til verdens kanskje mest berømte klesplagg. I TV-programmer verden over har seerne sett hvordan varm luft fra en føner får den krøllete skjorta til å folde seg ut som om den var nystrøket. Halvledere Forskere i Trondheim arbeider med en type stoffer som kalles halvledere. Det fine med halvledere er at vi kan velge om det skal gå strøm igjennom eller ikke. En halvleder kan omforme lys til strøm, som i solceller. Eller strøm til lys, som i en laser. Uten halvledere ville det ikke vært mulig å lage oppfinnelser som datamaskiner, DVD-spillere og mobiltelefoner, i hvert fall ikke så små som de er i dag. Uten halvledere ville datamaskinene være store som soverom. Atombakeren Forskeren Turid Worren arbeider med halvledere. Når vi lager nye halvledere, føler vi oss som bakere som eksperimenterer med å lage en ny kake, forteller Turid. Men i stedet for å begynne med en kakebunn, bruker de en bunn som er lagd av halvlederatomer. Atomene er satt sammen i et mønster. Når forskerne sender gasskyer av andre atomer mot bunnen, fester noen av atomene seg til mønsteret. Slik setter de sammen atomer på nye måter og lager materialer som ikke finnes i naturen. Men Turid kan ikke kombinere hvilke som helst atomer. De må trives sammen, og det er ikke alle atomer som liker å stå ved siden av hverandre. Mange muligheter I fremtiden kan altså forskerne gi oss mange nye og spennende materialer. Hva med et vindu som vasker seg selv? Turid Worren kan lage fantastiske stoffer som ikke finnes i naturen. Med dette utrolige mikroskopet kan hun studere nye materialer atom for atom. FOTO: HANNE S. FINSTAD Marianne Løken er prosjektleder for Nysgjerrigper, og redaktør for bladet. Hei En bok, et videospill, en katt og deg selv alt i naturen består av atomer. Helt siden de første menneskene begynte å lage ting, har vi arbeidet med store ting som tre, stein og mineraler for å lage eller utvinne det vi har bruk for. Med nanoteknologi flytter vi på atomer og molekyler for å bygge det vi ønsker. Nesten som i et byggesett. Nanoteknologi er en forskningsarena med utrolige muligheter. Det sies at det innen kort tid vil være mulig å skreddersy materialer og dermed gi dem helt bestemte egenskaper. I denne utgaven har vi lagd et eget bilag om nanoteknologi, som du også kan nappe ut av bladet. Kanskje blir du en av dem som jobber med nanoteknologi i framtiden? I år deler vi ut kroner i støtte til dere som arbeider med prosjekter til konkurransen Årets Nysgjerrigper Husk fristene for å søke: 20. november og 20. januar. All informasjon om konkurransen finner du på nysgjerrigper.no. Det lønner seg å være nysgjerrig! 2 hei nysgjerrigper , 10. årgang

3 Nysgjerrigper er Norges forskningsråds tilbud til alle elever og lærere i klasse. Bladet Nysgjerrigper og nett stedet nysgjerrigper.no er viktige deler av tilbudet. Hovedmålet er å oppmuntre barn og unge til å ta vare på og dyrke sin naturlige nysgjerrighet, utforskertrang og fantasi. Tiltaket er Forsknings rådets forsøk på en tidlig rekruttering av unge forskere. Ansvarlig utgiver: Norges forskningsråd Ansvarlig redaktør: Paal Alme Redaktør og prosjektleder: Marianne Løken Redaksjon: Design og illustrasjon: Forsidebilde: SPL/GV-Press Trykk: Aktietrykkeriet Opplag: Nynorsk oversettelse/ språkkonsulent: Aud Søyland Adresse: Nysgjerrigper, Norges forskningsråd, Postuttak St. Hanshaugen, 0131 Oslo Telefon Nysgjerrigper: Telefon Forskningsrådet: Telefaks: Internett: E-post: nys@forskningsradet.no Norges forskningsråd ISSN: MILJØMERKET Trykksak Medlemskap For enkeltmedlemmer koster det 100 kroner i året. I første tilsending får du en velkomstpakke med små overraskelser sammen med bankgiro. Deretter mottar du bladet Nysgjerrigper fire - seks ganger årlig. Husk underskrift fra en voksen. Klassemedlemskap koster 100 kroner i året. Både elev og lærer får hver sin avis (maks. 30 eks.) Klasse medlemmer mottar ikke velkomstpakke. Innhold Imponerende atomer Om: Nanoteknologi, atomer, fysikk, klær, teknologi, ny forskning Robotar invaderer Mars Om: Ekspedisjon til Mars, Mars Express, astronomi, ny forskning Forskerfabrikken: Eksperimentelle julegaver Om: Eksperimentering, julegaver, gasser og godlukt, såpebobler, materialer med hukommelse Se gjennom kroppen/nysgjerrigper under Forskningsdagene Om: Røntgen, kontrastvæske, aktiviteter Undringsrom: Tallkroken Om: Tall, matematikk, spill, lek Kryssord / Vet du svaret? Spesialbilag om nanoteknologi Om: Nanoteknologi, ny forskning, fremtidsforskning, atomer og molekyler, mikroorganismer Nysgjerrignøtta / Løsning på kryssord Årets Nysgjerrigper 2004 konkurranseutlysning Det store lakseeventyret Om: Laks, elevprosjekt, miljø, lakseoppdrett, konkurranse Litt å vite om laksen / Den perfekte tannpuss Om: Tannpuss, odontologi Råd for rene og pene tenner / Tannfeen Om: Tenner, tannhelse, gode råd, elevprosjekt, konkurranse La det snø, la det snø Om: Snø, snøkrystaller Lag din egen krystallhage Om: Eksperimentering, krystaller Matematiske utfordringer Om: Matematikk, nøtter, Abelprisen Rundt omkring Om: Ny forskning, slåssing, høydehopper, skumsikade, insekt, sau, ull, gener, mus, musefelle, sjokolade, sjørom, Loch Ness, rullestol, teknologi Løsninger på matematiske utfordringer Navn på medlem (eller skole og klasse): Adresse: Postnummer: Poststed: Fylke Fødselsdato og -år: telefon: Foresattes/lærers navn: Medlems/lærers e-post: Foresattes/lærers underskrift: Antall elever og lærer(e) i klassen: Nysgjerrigper, Norges forskningsråd, Postuttak St. Hanshaugen, 0131 Oslo nysgjerrigper , 10. årgang innhold 3

4 Sommaren 2003 kom Mars og jorda nærmare kvarandre enn dei hadde vore på år. Den sjansen kunne ikkje forskarane la gå frå seg. TEKST: EIRIK NEWTH 4 mars express nysgjerrigper , 10. årgang

5 Beagle II slippes fra Mars Express og er på vei mot Mars. Illustrasjon av overflaten på Mars. FOTO/ILLUSTRASJONER: MEDIALAB/ESA 2001 Med ein avstand på «berre» 55 millionar kilometer ville det gå raskare enn normalt å fly frå planeten vår til Mars. Det var ein viktig grunn til at romsonden Mars Express vart send av garde i juni i år av den europeiske romorganisasjonen esa. Satellitt og romsonde Mars Express består eigentleg av to romfartøy. Det eine er ein satellitt som skal gå i bane rundt Mars i minst eitt Mars-år (som varer i 687 dagar), og det andre er ein sonde som skal lande mjukt på overflata til Mars første juledag i år. Landinga skjer ved hjelp av svære ballongar som tek av for støyten når sonden treffer bakken. Han kjem truleg til å sprette høgt til vers fleire gonger før han slår seg til ro og faldar ut solcellepanela sine. Mange instrument Satellitten er utstyrt med sju ulike instrument, blant anna to kamera som kan ta svært skarpe bilete av overflata. Det er spesielt to ting som skil Mars Express-satellitten frå dei mange andre som har gått rundt planeten tidlegare: Satellitten inneheld måleinstrument som skal lage det første kartet over mineral og bergartar på den raude planeten. I tillegg er han utstyrt med ei 40 meter lang radarantenne. Antenna kan oppdage vatn opptil to kilometer under bakken. Landingsfartøyet Landingsfartøyet heiter Beagle II, og er oppkalla etter skipet som den berømte biologen Charles Darwin reiste med på 1830-talet. På denne ferda gjorde Darwin mange av observasjonane han brukte då han skreiv si berømte bok om utviklingslæra. Namnevalet er ikkje tilfeldig, for om det finst liv på Mars, har det utvikla seg etter dei same naturlovene som livet på jorda. Utviklingslæra gjeld overalt i universet. Robotar Beagle II-sonden har to kamera som kan fotografere omgivnadene, og eit mikroskop plassert på ein robot-arm. I tillegg er han utstyrt med eit bor som kan ta kjerneprøvar av stein, og ein «moldvarp-robot». Dette er ein fjernstyrt minirobot som kan grave seg ned i bakken og kome til under steinar. Prøvane frå boret og moldvarpen skal analyserast i eit mini-laboratorium som har tolv små omnar og utstyr som måler nøyaktig kva slags atom dei inneheld. Dermed kan ein finne ut kor gamle steinane på Mars er, og om dei inneheld stoff som blir laga av levande vesen. I godt selskap Mars Express kjem ikkje til å vere åleine på Mars. Satellitten Global Surveyor har krinsa rundt planeten og teke gode bilete i seks år, og i sommar vart to nye amerikanske romskip skotne opp. Det dreier seg om to robot-bilar som skal kjøre rundt på overflata, ta bilete og gjere målingar frå januar til mars neste år. Reknar vi med den japanske romsonden som også er undervegs, er til saman seks romfartøy aktive ved Mars i Ikkje rart at ein snakkar om ein «invasjon frå jorda»! Les meir om Mars Express på Du kan også lese meir om astronomi på «Verdensrommet» under nysgjerrigper.no og på Slik vil Beagle II folde seg ut når den lander på Mars. Raketten som skjøt ut Mars Express. Dei fleste romsondane som er sende til Mars, nådde aldri målet, og Mars Express har alt hatt tekniske problem undervegs. Det er komplisert å reise så langt, og dei mange mislykka romferdene er eit argument mot å sende menneske til planeten. Sist det vart teke prøvar av jordsmonnet på Mars, var i Då landa dei to amerikanske Viking-sondane på overflata og spadde opp prøvar som vart testa for å finne ut om noko levde i dei. Sjølv om det såg lovande ut til å begynne med, klarte ikkje forskarane å bevise at det fanst noka form for liv. FOTO: NASA nysgjerrigper , 10. årgang mars express 5

6 ved Hanne S. Finstad Eksperimentelle julegaver Det er snart jul igjen, og tid for julegaver. Planlegger du å lage noen selv, har vi bedre forslag enn nisser, godteri og grytekluter. Hvorfor ikke gi bort noen skikkelige eksperimentjulegaver i stedet? Badebomber eksploderer med godlukt og gassbobler i badekaret. Det er også mulig å spe på med litt glitter. 3 Slik gjør du 1 Dekk innsiden av eggeglasset med plastfolie og la resten av plasten henge over kanten. 4 Bland ½ teskje duftolje med ½ teskje vann i en bolle. Stapp badebombemasse ned i eggeglasset. Press den godt sammen til en kule. 2 5 Tilsett 2,2 desiliter natron og bland godt. Tilsett 1,2 desiliter sitronsyre og kna det hele sammen til det blir en grovkornet masse. Dra bomben og plastfolien opp og tvinn plasten rundt bomben slik at det blir helt tett. Knyt igjen med gavebånd Når bomben har stått noen timer, blir den hard og fin. Finere bomber får du ved å blande glitter og konditorfarge inn i badebombemassen. Hva skjer? Når natron og syre kommer i kontakt med vann, blir det frigjort karbondioksidgass, og du får en liten eksplosjon i vannet. 6 forskerfabrikken nysgjerrigper , 10. årgang

7 Gigantiske såpebobler Du burde nok unne deg å teste ut såpeboblene hjemme først. Det er fantastisk moro! Slik gjør du Bøy ståltråden til en ring ved å tvinne endene sammen. La det være såpass mye igjen av endene at du kan bruke dem som håndtak. 1 Drikkebrikker med hukommelse Du trenger Yoghurtbegre, rømmebegre eller andre begre i samme materiale Stekeovn Slik gjør du Sett ovnen på 150 grader Celsius. Tvinn hyssing rundt hele ringen. Det tar litt tid, men er viktig for at den skal kunne suge til seg mye såpe. Bland sammen 3 liter vann, 2 desiliter zalo og ½ desiliter glyserol i en balje eller lignende. 3 2 Sett inn et beger og vent. Snart vil noe merkelig skje. Slike begre er lagd av en plast som har hukommelse. På fabrikken ble plasten presset ut til begre fra en flat folie ved 150 grader Celsius. Når vi varmer opp plasten til samme temperatur, faller den tilbake til sin flate form. Dypp ringen i løsningen og ta den forsiktig opp. Du finner snart ut hvordan du skal lage bobler som er større enn fotballer, eller som ser ut som 1 meter lange pølser. 4 Disse platene kan brukes under glass og kaffekopper, men finner du på noe annet lurt å bruke dem til, skriv gjerne til Nysgjerrigper for å fortelle hva du har gjort. Julegaven kan være ferdig lagd ring, alle ingrediensene og oppskriften. Såpeboblefakta Såpebobleveggen består av et tynt lag vann som er omgitt av såpe både på utsiden og innsiden. Når såpebobler sprekker, er det fordi vannet damper bort eller fordi man kommer borti noe som er tørt og spisst. Å blåse bobler i en tørr ørken er nesten umulig fordi vannet i boblene damper bort med en gang. Fakta om materialer med hukommelse At et stoff har hukommelse, betyr at det kan finne tilbake til sin opprinnelige form etter å ha blitt forandret. En strikk er det enkleste eksemplet. Vi strekker den ut, og når vi slipper den, spretter den tilbake og blir kort igjen. Noen fremtidsforskere drømmer om at vi skal få selvformende hårgelé. Altså hårgelé som husker hvordan håret lå, slik at den ordner sveisen hvis vi blir bustete på håret. nysgjerrigper , 10. årgang forskerfabrikken 7

8 Rosinteater Denne julegaven egner seg ekstra bra for noen som må sitte stille mye, for eksempel en litt sliten bestemor eller en syk venn. Den bør brukes en dag man kjeder seg ekstra mye. Du trenger Et høyt glass eller en vase. Du kan også bruke et syltetøyglass Rosiner En stor fl aske med Farris eller lignende mineralvann Fakta om tetthet Tetthet i væsker og andre materialer kan sammenlignes med mennesker i en heis. Har man to mennesker i en heis, er det liten tetthet. Heisen er ikke så tung. Presser man derimot 20 mennesker inn i den samme heisen, blir det trangt. Heisen blir tung med stor tetthet, spesielt hvis menneskene er store og tunge. Akkurat det samme gjelder for molekyler og atomer. Det finnes tunge og lette atomer. Og de kan settes sammen til molekyler som står tett sammen, eller til molekyler som det er større avstand imellom. Da blir tettheten mindre. Slik gjør du Pynt gjerne glasset med litt glassmaling der du skriver Rosinteater. Legg rosinene oppi glasset og pakk alt sammen. Når teateret skal brukes, fyller man glasset fullt av mineralvann. Rosinene vil snart begynne å gjøre akrobatiske krumspring i glasset. De er ganske underholdende, og effekten varer en god stund. På forskerspråk måles tetthet i hvor mye masse som får plass i et volum. Ofte brukes måleenheten kilogram per kubikkmeter. Gasser har veldig lav tetthet. Så når bobler med gassen karbondioksid i mineralvannet fester seg til rosiner, kan de løfte med seg rosinene til toppen av glasset. Men her forsvinner gassen opp i lufta, og rosinene synker ned igjen. 8 forskerfabrikken nysgjerrigper , 10. årgang

9 I løpet av få sekunder kan legen se hele vårt indre. Legen trenger verken å skjære i eller skade kroppen. Alt som må til, er å sprøyte inn en spesiell væske og sende sterke lysstråler gjennom kroppen vår. TEKST: TERJE STENSTAD Hvis du er forkjølt, renner det gjerne fra nesa, og du er sår i halsen. Da er det lett for legen å finne ut hva som feiler deg. Men er det noe galt med organene inne i kroppen, må legen finne en måte å se inn i kroppen. Heldigvis har legene mange triks og teknikker for å gjøre dette. En vanlig metode er å bruke lys og ta bilder, og vanligst er røntgenbilder. Røntgen Du har helt sikkert opplevd at tannlegen har tatt røntgenbilder av tennene dine. Men et røntgenapparat kan også ta bilder som viser hvordan det ser ut inni oss. Røntgen er sterke stråler som går rett gjennom kroppen. På motsatt side av kroppen plasserer man en film. Strålene som trenger gjennom kroppen, blir svarte på filmen. Der strålene ikke trenger gjennom, blir filmen hvit. Slik kan vi tydelig se bilder der bein, skjelett og tenner er hvitt på røntgenbildet. Kontrastvæske Vanlig røntgenlys klarer ikke å ta gode bilder av blodårene eller organene i kroppen. For å ta bilder av hjerte og nyrer må legene sprøyte inn en spesiell væske i kroppen vår. Væsken kalles kontrastvæske og gjør at organene blir synlige på røntgenbilder. Hvis legen ønsker å ta veldig avanserte bilder av kroppen vår, fotograferer man kroppen med en såkalt ct-maskin. ct-maskinen bruker en datamaskin for å få fram bilder av kroppens indre. I ct-maskinen blir pasienten plassert inne i et slags rør mens røntgenstrålene roterer rundt kroppen og tar bilder fra ulike vinkler. Røntgenbilde uten kontrastvæske. Vi kan se bein i skjelettet. FOTO: STOCKBYTE Hva er spesielt med kontrastvæske? Kontrastvæske inneholder grunnstoffer der atomene har høy vekt, for eksempel jod. Jod-atomene er så tunge at røntgenstrålene stopper opp i stedet for å slippe gjennom. Slik kan legen se hjertet like klart og tydelig som de kan se bein på et røntgenbilde. I Norge forsker Amersham Health på kontrastvæske Røntgenbilde med kontrastvæske. Vi kan se blodårer. FOTO: DR A. MATSUMOTO/ UNIVERSITY OF VIRGINIA HEALTH SCIENCES CENTER Nysgjerrigper med venner vant publikumsprisen på Forskningstorget i Oslo under Forskningsdagene i september. Noe av det publikum likte best med Nysgjerrigpers bod var at de lærte noe nytt og fikk prøve ut ting selv. Energisykkel. Lag din egen snurrebass! Magnetfelle Kjempesåpebobler se oppskriften i bladet. FOTO: MARIANNE LØKEN/CAMILLA MOBAKK nysgjerrigper , 10. årgang se gjennom kroppen 9

10 Tallkroken SERIE UNDRINGSROM Tall er mye annet enn regnestykker i matematikken. Du kan ha mye gøy med å leke med tall. Her får du noen tips til hva du trenger hvis du vil tulle med tall. TEKST: TERJE STENSTAD Målband, pinner, fyrstikker, tråd eller hyssing Gjett hvor lang hyssingen er eller tenk på et tall og prøv å klippe en bit som er like mange centimeter. Hvor flink er du til å beregne avstander? Bøker og blader I Guinness rekordbok finnes mange rare tall-rekorder. Kanskje det finnes noe du kan sette rekord i? Tog- og busstabeller og andre rutebøker er morsomme for å lære tabeller. Eller du kan forske på og lage din egen statistikk på hvor presis bussen er i løpet av utvalgte ettermiddager. Datamaskin Det beste stedet for lek og matematikk er Her finner du morsomme dataspill, nøtter og aktiviteter. Nettstedet har også mange aktiviteter for lærere og andre voksne. Selv om mange nettsider er på engelsk, spiller ikke språket noen rolle i spillene på sidene: (morsomt om tall krever at du kan en del engelsk) (Hanois Tårn) 10 undringsrom nysgjerrigper , 10. årgang

11 Kjekt å ha: kalkulator kjempelinjal målband fyrstikker tråd, hyssing boks knapper, klinkekuler terninger stoppeklokke datamaskin Terninger Mastermind, dominobrikker, kinasjakk, kortstokker Se hvor mange trekk du trenger for å komme i motsatt mål i kinasjakk. Legg kabal og spill kortspill. Tenk strategi og utvikle god hukommelse med Mastermind. Du kan finne på mye morsomt med terninger. Hva med litt tankelesende terning-trylleri? Øynene på terningen er plassert slik at hvis du legger sammen øynene på to sider som står på motsatt side av hverandre, blir summen alltid 7. Slik gjør du: Velg ut en du vil imponere, og gi henne tre terninger. Snu ryggen til og gi henne følgende beskjeder: 1) Kast alle terningene én gang og legg sammen tallene som kommer opp. 2) Ta opp EN terning hvilken du vil og legg til det tallet som står i bunnen av terningen. 3) Kast den terningen du har tatt opp, en gang til, og legg til dette tallet. IKKE fortell resultatet til meg! Når ditt stakkars offer har gjort alt du har sagt, snur du deg og kaster et kjapt blikk på terningene. Lynraskt legger du sammen alle øynene, legger til 7, og simsalabim, så kan du fortelle henne hvilket resultat hun hadde fått. 66 er et av mange andre gøyale terning spill. Dere trenger: 2 terninger, penn og skriveblokk til hver spiller. Slik gjør dere: Det er om å gjøre å først komme til nøyaktig 66. Slå begge terningene og se hvem som vinner. Kommer du over 66, må du trekke fra istedenfor å legge til neste gang det er din tur. nysgjerrigper , 10. årgang undringsrom 11

12 Kryssord Bortover 1 Mini-mini (en milliarddels meter) 4 Sjøorm 9 Dyr som likner på mennesket 10 Ikke hel 11 Åsside 12 Fuglen 14 Holdt i handa 16 Menn 18 Sammenliknings-bindeord (konjunksjon) 19 Spisende 21 Nedbør om vinteren 23 Tallord 24 Glomma er ei 26 Personlig pronomen 28 Liten gnager 31 Kjøkkenredskapet 35 Festemiddel 37 Våpen 38 Hei! 40 Hatt (verbform i perfektum partisipp) 41 Hyl 42 Trekker 44 Euro (forkortelse) 46 Høythoppende insekt 47 Terge Nedover 1 Stjal 2 Arbeiderpartiet 3 Ikke øvre 4 Nils Andersen 5 melle deg fortelle 6 Sven sin 7 Flamme 8 Har 10 Ikke myke 13 Vokalen 15 Ikke ut 17 Minste del av et grunnstoff 20 Numedalslågen er ei 22 Ikke under 25 Sanger 27 Folk fra India 29 På sauen 30 Fisken 32 Brenne 33 Guttenavn 34 I huset (i ett ord) 36 Drap 39 Muslimsk guttenavn 43 To vokaler 45 Ikke inn Vet du svaret? I NATUREN 4 poeng 3 poeng 2 poeng 1 poeng Inneholder oppskriften på alt som lever på jorda. Byggeklossene kalles A, C, G og T. Bestemmer egenskapene dine om du har rødt hår eller blå øyne. Et annet navn er arvestoffet. KJENT PERSON Kjent, norsk oppdager som omkom i flyulykke i Reiste med Fridtjof Nansens fartøy «Fram» til Antarktis. Han var verdens første til Sydpolen. Fornavnet hans er Roald. LITT AV HVERT (individuelle spørsmål) Hva arbeider en odontolog med? Forskere kan bygge nye stoffer ved å flytte på atomer og molekyler. Hva kalles forskningen? I Norge tjener vi mange penger på å drive oppdrett på denne fisken. Fra hvilket dyr får vi ull? I NATUREN: DNA-molekylet KJENT PERSON: Roald Amundsen LITT AV HVERT: 4 poeng: Tenner tannlege 3 poeng: Nanoteknologi 2 poeng: Laks 1 poeng: Sau 12 kryssord nysgjerrigper , 10. årgang

13 Bilag til Nysgjerrigper, årgang Nanoteknologi fantastiske muligheter med universets byggeklosser

14 Nanoteknologi handler om å flytte på atomer og molekyler slik at vi kan bygge opp nye stoffer Nanometer ganger tynnere enn tykkelsen på et hårstrå 800x Menneske Hår 10 cm 100 m (mikrometer) Dette bildet viser karbonnanorør som er forstørret seks millioner ganger. Stoffet er opptil hundre ganger sterkere en stål, men veier bare en sjettedel. FOTO: SPL/GV-PRESS 80x 30x Bakterier 1 m (mikrometer) Celleinnhold 1 00 nm (nanometer) 20x DNA 5 nm (nanometer) 20x Atom 0,2 nm (nanometer) ILLUSTRASJON: INANO Forsidebildet viser en tarmbakterie, forstørret i et elektronmikroskop. FOTO: SPL/GV-PRESS Kan du tenke deg noe som er så lite som en milliondel av en millimeter? Det er nesten umulig å forestille seg noe som er så smått. Forskerne kaller dette en nanometer. Inne i en nanometer er det plass til cirka 5 atomer. nanoteknologi bilag til nysgjerrigper , 10. årgang

15 Atomene og stoffenes egenskaper Vi kjenner diamanten som en gjennomsiktig edelstein. Den viktigste egenskapen til diamanten er at den er det hardeste stoffet i naturen. Diamanten inneholder bare karbonatomer. FOTO: SPL/GV-PRESS Romskip og blomster, TV-spill og mennesker har én ting til felles. De er lagd av atomer, naturens fantastiske byggeklosser utgangspunktet for nanoteknologiens mange muligheter. Alt stoff i universet er bygd opp av samme slags atomer. Det finnes 112 ulike atomslag eller grunnstoffer, og det er ingen forskjell på jernatomene i en stein på Mars og jernet i de røde blodcellene i kroppen din. En neve jord inneholder atomer av oksygen, hydrogen, svovel og karbon, og det gjør også du. Det er i naturen som det er på kjøkkenet: Det er ikke bare ingrediensene du bruker, men også måten du setter dem sammen på, som bestemmer hva slags mat du får. Den store forskjellen på neven med jord og deg er hvordan atomene og molekylene er satt sammen. Stoffenes egenskaper Forskere vil si at plasseringen av atomer er det som gir stoffer egenskapene de har. Diamanten er et eksempel på det. Du kjenner den som en gjennomsiktig edelstein. Diamantens nyttigste egenskap er at den er det hardeste stoffet i naturen. En diamant inneholder bare karbonatomer. Et annet stoff som består av rent karbon, er grafitt, et grått, ugjennomsiktig stoff som blant annet brukes som «bly» i blyanter. Grafitt er så mykt at det kan brukes som smøremiddel. Grafitt og diamant inneholder samme grunnstoff, men har vidt forskjellige egenskaper. Den store forskjellen ligger i måten karbonatomene er ordnet på. I diamanter står atomene i et regelmessig gitter, i grafitten ligger de lagvis i tynne flak. Kunstige diamanter Diamanter er mye dyrere enn grafitt fordi det finnes så lite av det i naturen. Det er mulig å lage kunstige diamanter, men de blir ikke like gode som de naturlige. Det er synd, for diamanter kan brukes til langt mer enn pynt. I industrien brukes de som bore- og slipemidler. Fordi de er gjennomsiktige, kan de slipes til supersterke linser. De Modell av diamantmolekyl. FOTO: SPL/GV-PRESS er også mer effektive til å lede strøm enn kobberledninger og passer egentlig bedre i databrikker enn silisium, grunnstoffet som brukes i dag. Om det fantes en billig og effektiv måte å lage diamanter på, kunne vi alle pynte oss med diamantsmykker, skjære brød med kjøkkenkniver som aldri ble sløve, kjøre i biler og fly bygd av supersterke diamantfibere, og bruke datamaskiner som er raskere enn de det er mulig å bygge i dag. Nå tror forskere at det går an å masseprodusere perfekte diamanter med nanoteknologi. bilag til nysgjerrigper , 10. årgang nanoteknologi

16 Nanoteknologi gjør det mulig å sende bitte små roboter inn i kroppen vår. Det store bildet viser hvordan en slags «ubåt» blir sendt gjennom en åre i kroppen for å gjøre oss friske. På det lille bildet hopper små nanoroboter ut av en tablett. FOTO: SPL/GV-PRESS Nanoteknologiens mange muligheter Atomer og molekyler er universets minste byggeklosser. Nå forsøker forskere å finne ut hvordan vi kan sette byggeklossene sammen på nye måter. Forskningen kalles nanoteknologi. Nanoteknologi handler om å flytte på atomer og molekyler slik at vi kan bygge opp nye stoffer. Atomene og molekylene måler bare noen milliarddels meter eller nanometer. Ny vitenskap Nanoteknologi er en ny vitenskap. Selve ordet er ikke mer enn 30 år gammelt, og det er først de siste årene at man virkelig har satset på nanoforsk ning. Det første store gjennombruddet kom i 1991, da den japanske forskeren Sumio Iijima oppdaget karbon-nanorørene (se bilde på foregående side). Et karbon- nanorør består av karbon atomer og måler bare en nanometer tvers over. Det er opptil hundre gang er sterkere enn stål, men veier bare en sjettedel! Over hele verden forsøker man nå å finne ut hva nanorør kan brukes til. Forslagene er mange, fra kabler som holder broer oppe, til ingredienser i skuddsikre vester, supertynne ledninger i datamaskiner og mikrobrikker som kan gi blinde syn. Nanoforskning i Norge Hittil har nesten all nanoforskningen foregått i utlandet. Men nå satses det for fullt på nanoforskning i Norge også. Til å begynne med vil nanoforskerne våre arbeide mest med ting vi allerede er flinke til. Energi er en norsk spesialitet tenk bare på olje, gass og vannkraft. Derfor er det interessant for norske forskere at karbonnanorør kan brukes til å lage supereffektive batterier. Slik blir det mulig å bygge elektriske biler som kan konkurrere med bensinbiler. En annen mulighet er å lage skipsskrog som er så glatte at skipene glir mer effektivt gjennom vannet. Bilindustrien kjøper mange av delene sine fra fabrikker i Norge. Norsk nanoteknologi kan brukes til å gjøre biler mer effektive og trygge. Viktig i fremtiden Nanoteknologi kommer til å bli viktig for mye av forskningen som gjøres i fremtiden. Det betyr at vi alle kommer til å bli påvirket av nanoforskernes oppdagelser, enten vi selv ønsker å bli forskere eller ei. De første nanoproduktene er allerede på markedet, og du kan regne med å se mange, mange flere i årene som kommer. nanoteknologi bilag til nysgjerrigper , 10. årgang

17 De røde prikkene viser hvordan HIV-virus har gått til angrep på «soldatene» (T-cellene) i immunforsvaret vårt. HIV kan føre til sykdommen AIDS. Et virus er en mikroorganisme. Nanoteknologi kan gjøre det mulig å herme etter teknikkene til mikroorganismene. Slik kan det være mulig å bekjempe farlige sykdommer som for eksempel AIDS. FOTO: SPL/GV-PRESS De første store dyrene på jorda oppsto da mikroorganismer slo seg sammen. Slik er det fortsatt, og kroppen din består av mer enn ti tusen milliarder mikroskopiske celler. Naturens nanomaskiner Det kan se ut som om det er de store dyrene og plantene som er viktige på jorda. I virkeligheten er dette mikroorganismenes planet. I naturen ser det ut til å finnes en enkel regel: Jo mindre en organisme er, desto flere finnes det av den. Det er rundt seks tusen ulike arter av pattedyr, en gruppe med store dyr som blant annet omfatter mennesker, hvaler og mus. Til sammenlikning finnes det opptil seks millioner ulike typer av små insekter. Mikroorganismer Ingen har tall på hvor mange slags mikroorganismer som lever på jorda. Mikroorganismer er livsformer som er så små at de ikke kan sees uten et mikroskop, og de er svært viktige for alt annet som lever her. De første livsformene på jorda var mikroorganismer, og de var alene på planeten vår i mer enn tre milliarder år. Det var mikroorganismer som begynte å slippe ut oksygen for to milliarder år siden, og som dermed skapte luften vi puster inn i dag. De første større dyrene på jorda oppsto da mikroorganismer slo seg sammen, og fremdeles er det slik at alle store dyr og planter er bygd opp av mikroorganismer. Kroppen din består for eksempel av mer enn ti tusen milliarder mikroskopiske celler. Naturens byggesteiner Ved å sette sammen atomer og molekyler kan celler lage energi og kjemiske forbindelser de trenger for å leve, samtidig som de skaffer seg råmaterialene til å lage nye celler. Selv de største organismene i naturen er blitt til ved at mikroskopiske celler har satt sammen enda mindre molekyler, bit for bit. Selv de flere hundre meter høye sequoiatrærne i California er blitt til slik. bilag til nysgjerrigper , 10. årgang nanoteknologi

18 Bilde av et rhinovirus, en type virus som står bak mange forkjølelser. FOTO: SPL/GV-PRESS Bakterier er vanlige mikroorganismer Bakterier er svært flinke til å tilpasse seg medisinene vi lager, slik at medisinene ikke virker mot bakteriene. Hvis én bakterie finner ut hvordan den kan forandre sitt DNA-molekyl for å overleve en medisin, lærer andre bakterier raskt det samme. Bakterier er en vanlig form for mikroorganisme. En bakterie er ofte ikke mer enn noen milliondels meter lang. Når man er så liten, trengs det ikke mye plass: I en skje med jord kan det leve ti milliarder bakterier! Vi forbinder gjerne bakterier med sykdom. Det er fordi bakterier trives godt inni større organismer, og lett kan invadere en kropp om de finner en åpning, som for eksempel et kutt i fingeren. Kroppen klarer stort sett å nedkjempe bakterier ved hjelp av immunforsvaret, som er en hær av du gjetter det vel? mikroorganismer. Bakterier stritter mot medisin Bakterier som kroppen ikke klarer å ta seg av, er ofte svært flinke til å tilpasse seg medisinene vi lager. Av og til kan det gå bare noen måneder fra en ny medisin kommer, til bakterier er blitt resistente mot medisinen. Det er fordi bakterier kan byttelåne informasjon med andre bakterier. Informasjonen er lagret i DNA-molekylet, som er sammensatt av milliarder av atomer som står i en viss rekkefølge. nanoteknologi bilag til nysgjerrigper , 10. årgang

19 Virus tvinger andre mikroorganismer til å skaffe seg næring eller formere seg. Bakterier kan også bli syke. Det skjer når de angripes av virus. Det bakterier og virus gjør med DNAmolekylet, minner sterkt om det som skjer på pc-er når datavirus angriper. Datavirus kan utnytte informasjon de finner på datamaskinen (som adresselisten i e-postprogrammet) til å spre kopier av seg selv til andre maskiner via Internett. Selv om datavirus bare er til skade, forteller de oss noe viktig: Det er mulig for mennesker å kopiere det som skjer i mikroorganismer. Når du blir forkjølet, er det cellene i din egen kropp som lager flesteparten av virusene som gjør deg syk. Immunforsvaret er en hel hær av mikroorganismer inne i kroppen vår. Disse hjelper oss å kjempe mot bakterier for å unngå at vi blir syke. Endrer DNA-molekylet Hvis én bakterie finner ut hvordan DNA-molekylet kan forandres for at den skal overleve en medisin, tar det ikke lang tid før andre bakterier lærer å forandre sine DNA-molekyler på samme måte. I dag jobber mange av verdens dyktigste forskere på spreng for å lage medisiner mot resistente bakterier, men fremdeles er det mikroorganismene som har forspranget. Virus gjør bakterier syke Det er kanskje en slags trøst i å vite at også bakterier kan bli syke. Det skjer når de angripes av bakteriofager (ordet betyr «bakterieeter»), en gruppe skapninger som får bakterier til å virke kjempesvære. En bakteriofag er nemlig bare 20 milliarddels meter (eller 20 nanometer) bred, og det vil si at det er plass til 4 millioner bakteriofager på det bitte lille punktumet på slutten av denne setningen! Det vil si like mange bakteriofager som det er mennesker i Norge. Ordentlige organismer? Bakteriofager er virus, og forskerne er fremdeles uenige om virus kan regnes som ordentlige organismer. De er nemlig ikke i stand til å skaffe seg næring eller formere seg på egen hånd, men må tvinge andre mikroorganismer til å gjøre jobben for seg. Det gjør de ved å forandre på rekkefølgen til atomer i DNA-molekylet i celler og bakterier slik at de «programmeres» til å lage nye virus. Når du blir forkjølet, er det cellene i din egen kropp som lager flesteparten av virusene som gjør deg syk. Smarte mikroorganismer En forkjølelse er en påminnelse om hvor viktig det som skjer i nano-verdenen, er for oss. For forskere er det dessuten en utfordring. Gjennom mange år har vi brukt milliarder av kroner på å forske på DNA-molekylet, og er ennå ikke i nærheten av å kunne kopiere det som selv de enkleste mikroorganismer gjør. bilag til nysgjerrigper , 10. årgang nanoteknologi

20 Hva kan vi lære av mikroorganismer? Mikroorganismene var på jorda før oss, og de kommer til å leve her lenge etter at vi har dødd ut. Det er mange gode grunner til å forske på hva som gjør mikroorganismene så suksessrike. FOTO. SPL/GV-PRESS Gjennom århundrene har menneskene lært mye av å studere vellykte organismer i naturen. Flyet er en oppfinnelse som ble inspirert av flygende dyr som fugler, insekter og flaggermus. Mikroorganismer som bakterier og virus er på mange måter de mest vellykte skapningene i naturen. De klarer seg på bunnen av havet og på toppen av fjell, inne i steiner og ute i verdensrommet, oppi varme kilder og ved reaktorene til atomkraftverk. De var på jorda før oss, og de kommer til å leve her lenge etter at vi har dødd ut. Gode teknikker Derfor er det gode grunner til å forske på hva det er som gjør mikroorganismer så suksessrike. Kan vi herme etter teknikkene deres, blir det ikke bare mulig å bekjempe farlige sykdommer som tuberkulose En nanomaskin kan lage alt vi kan drømme om: hus som bygger seg selv fra et lite frø du legger på bakken eller en julenissemaskin som kan programmeres til å lage alt du øns ker deg. og AIDS. Vi kan også lære oss helt nye måter å produsere ting på. To måter å lage ting I dag lages tingene vi trenger, på to måter: Enten får vi mikroorganismer til å gjøre jobben for oss, eller vi tar store klumper med stoff og former dem til det vi trenger. Mat, klær og hus er eksempler på ting som lages ved hjelp av cellene i dyr og planter. Biler, datamaskiner og tallerkener blir derimot til ved at vi bearbeider metall, plastikk og leire. Fantastiske nanomaskiner Drømmen for mange forskere er å lage nanomaskiner. Nanomaskiner er på størrelse med celler som kan ta molekyler rundt seg, sette dem sammen til nye kopier av seg selv og deretter bygge ting vi trenger, fra bunnen av. Nanomaskiner kunne bygge alle stoffene som fins i dyr og planter, så det aldri behøvde å bli matmangel på jorda. De Kunstige nanovirus kan brukes for å gjøre mennesker friske. Forskere prøver å få dem til å oppføre seg som et kunstig immunsystem. FOTO: ALFRED PASIEKA/SCIENCE PHOTO LIBRARY kunne brukes til å lage «hus-frø», et bittelite korn som vokser seg til et helt hus når du legger det på bakken. De kunne brukes til å lage «julenissemaskinen», en boks full av nanomaskiner som kan programmeres til å lage det meste av det du ønsker deg. Kan forandre verden Nanomaskiner kan forandre verden totalt, for all framtid. Syns du dette høres for fantastisk ut? I så fall er det nyttig å tenke på den engelske munken Roger Bacon. Mens vikinger herjet i Europa, skrev han at menneskene en gang kom til å bygge maskiner som kunne fly. I nesten seks hundre år mente folk flest at dette var ville fantasier. Nå har de fleste av oss fløyet raskere og høyere enn noen fugl. Det var mulig å lage flygende maskiner, fordi naturen hadde klart bragden før oss. Norges forskningsråd satser på nanoteknologi For at vi i Norge skal bli gode på nanoteknologi og utvikle produkter som vi kan kjøpe i butikken, har Norges forskningsråd startet et forskningsprogram for nanoteknologi og nye materialer, NANOMAT. Det satses først og fremst på å utvikle nye materialer med bedre egenskaper. Fra deler NANOMAT ut minst 55 mill. kroner i året til forskning innen nanoteknologi og nye materialer. Ansvarlig utgiver: Norges forskningsråd Utgitt i samarbeid med forskningsprogrammet NANOMAT, Norges forskningsråd Ansvarlig redaktør: Paal Alme Redaktør og prosjektleder: Marianne Løken Redaksjon: Tekster: Eirik Newth Design og illustrasjon: Adresse: Nysgjerrigper, Norges forskningsråd, Postuttak St. Hanshaugen, 0131 Oslo Telefon: / Internett: E-post: nys@forskningsradet.no