Introduksjon - tema nanoteknologi. Kilder, bilder/tekst: FFI Forsvarets forskningsinstitusjon, Terje Berg, CPU, EUCAT as

Transkript

1 Introduksjon - tema nanoteknologi Kilder, bilder/tekst: FFI Forsvarets forskningsinstitusjon, Terje Berg, CPU, EUCAT as

2 Nano - like lite som verdensrommet er stort? De fleste har lært litt om universet på skolen. Vi vet at universet er så utrolig stort at det kan være vanskelig å forstå. Avstandene i universet er så store, at man er nødt til at sammenligne dem med hvor langt lys beveger seg på et år. Når lys beveger seg km hvert sekund, må det bevege seg ufattelig langt på et år. Denne avstand kalles et lysår. Avstanden ut stjernene er så stor at man måler den i lysår. På samme måte kan det være veldig vanskelig å forstå nanoteknologien siden det dreier seg om ting som er veldig små. Nano kommer av det greske ordet nanos som betyr dverg. I moderne språk betyr nano 10-9, altså en milliarddel. En nanometer er en milliontedel av en millimeter. Det er ca ganger mindre enn tykkelsen av et hår. Atomer er omtrent en nanometer store, og nanoteknologi kan vi si er en betegnelse på kunsten å lage noe som er så lite at størrelsen til et atom ikke lenger er ubetydelig. Størrelsen på en celle er så liten at du kan sammenligne den med en fotball i forhold til jorden.

3 Naturens nano teknikk Lotusblomsten - ren på nanonivå Lotusblomsten har vært betraktet som hellig. Den har evnen til å holde seg tørr og ren, vannet renner bare av den. I et kraftig mikroskop kan vi se at overflaten består av ørsmå vannavstøtende hår som bærer vanndråpene slik at de ikke kommer til og får fuktet resten av overflaten. Hårenes oppbygning - helt ned på nanometernivå - gir bladene denne spesielle egenskapen. I nanoteknologien utnyttes den samme effekten i andre sammenhenger, blant annet i husmaling som får vann til å perle seg og skylle med seg skitt og smuss.

4 Naturens nano teknikk Gekkoen kan løpe opp vegger og over vinduer uten å ramle ned, fordi de små føttene dens er dekket av mikroskopiske hår som utvides nederst. Dette bringer gekkoens føtter så nær veggen at den kan utnytte tiltrekningskraft på molekylnivå. Det er denne evnen BAE nå har gjenskapt. Klatre som Spider Man Ved laboratoriene til den britiske våpenutvikleren BAE Systems arbeider man nå med et nytt materiale som skal gi supergrep. Stoffet blir beskrevet som en «molekylær borrelås», og har fått navnet Synthetic Gecko. Materialet bruker ikke lim eller trykk for å henge på vegger, men gjenskaper den naturlige festeteknikken til øglen den har navn etter. Dersom det lar seg gjøre å masseprodusere materialet vil gripeegenskapen kunne bygges inn i sko og andre gjenstander, slik at folk kan klatre opp slette veggflater, ikke helt ulikt superhelten Spider-Man. Ifølge forskerne skal en kvadratmeter Synthetic Gecko være så sterkt at det kan brukes til å løfte en familiebil i lufta. - Det er fremdeles i en tidlig fase av utviklingen, men vi har lagd mindre stykker av materialet som gjenskaper det gekkoøglen gjør, sier sjefsutvikler Jeff Sargent til The Guardian.

5 Nanoteknologi rundt oss

6 Pace Maker Nye materialer og batteri for energi GPS navigasjon Funksjonelle materialer Kosmetikk Nanopartikler som fargestoff eller UV-filter Air Bag Akselerasjonssensor Mobiltelefon Mer kompakte, stabile, pålitelige enheter med filter for høyere frekvenser Kunstige hofter Biokompatible materialer Briller og innfatning Optiske materialer og UV filter Digitalt kamera CCD fargebrikke Kunstige linser Biokompatible Polymerer Sykkelramme Karbonfibre og komposittmaterialer Gigant magnetresistant harddisk - Høyere lagringskapasitet - databits krympes til nanometerstørrelse LED display Fotoniske materialer IIntelligente betalingskort Integrerte kretser Eksakt tid via satelitt Halvledermaterialer og mikrobatteri

7 Hvem arbeider med nanoteknologi? Vi har vært på besøk hos Forsvarets forskningsinstitutt, FFI, ved Lillestrøm. Der møtte vi Torbjørn, Randi, Stian og Aasmund, som alle er nanoforskere. Torbjørn er en av ekspertene som kan svare på spørsmål om nanoteknologi i spørreboksen på Vi spurte Torbjørn noen spørsmål; -Hva er du utdannet som og hvorfor valgte du akkurat nanoteknologi og forskeryrket? -Jeg har alltid vært interessert i teknikk og realfag, så jeg studerte fysikk på universitetet og tok en mastergrad. Siden har jeg også tatt en doktorgrad i jobben min her ved FFI. -Hvilke hobbyer har du? -Jeg er radioamatør og driver litt med elektronikk når jeg har tid. Det hender jeg tar med med gamle apparater fra søppelcontainere eller loppemarked for å plukke ut deler jeg kan lage nye ting av. -Hva er mest fascinerende med nanoteknologien? -All teknologi, ja alle ting vi omgir oss med, er laget av materialer som bestemmer tingenes egenskaper. Med nanoteknologien kan vi få en ny grad av kontroll over materialene og dermed lage bedre ting eller helt nye ting. -Hvordan er en nanoforskers hverdag? -Det er ganske mye praktisk arbeid med eksperimenter, men vi bruker også teori for å lede oss på rett vei. Noen ganger er det litt kjedelig eller frustrerende fordi det er så vanskelig å se hva som foregår på nanoskala. Men da blir det et desto større kick når vi får til noe vi har prøvd på lenge.

8 Hvordan arbeider nanoforskere? Nanoteknologi er som å bygge Lego med atomer som byggeklosser. På samme måte som gamle Legoklosser kan settes sammen til å gjøre noe helt nytt - for eksempel å løse oppgavene i FLL - så kan atomene bygges sammen til nye materialer eller molekylære maskiner. Nanoforskeren bruker teori for å planlegge hva som skal lages, gjør sitt beste for å lage det og gjør deretter målinger og tester på det som er laget. Har man ikke fått det til må man gjøre en forandring og prøve om igjen, ofte med teorien som veiviser. Det er vanskelig å bygge og måle på ting som er så små et enkeltatomers størrelse spiller en rolle. Ett av nanoforskerens beste instrumenter er det såkalte atomærkraft-mikroskopet som føler seg fram til formen på en overflate ved hjelp av en spiss som føres fram og tilbake. (Vel å merke en skikkelig spiss som smalner av til den bare er ett atom bred.) Atomærkraft-mikroskopet kan også brukes som verktøy - det kan dytte enkeltmolekyler rundt omkring. Nanoteknologi er tverrfaglig og omfatter fysikk, kjemi, biologi, molekylærbiologi, medisin, elektronikk, IKT og materialvitenskap.

9 Så hva er nanoteknologi, egentlig? Nanoteknologi dreier seg om å forstå, designe, framstille og kontrollere materialer og objekter på nanoskala, dvs fra 0,1 til 100 nanometer. Nanoteknologiske materialer og maskiner kan ha andre og helt nye egenskaper; de er ikke bare forminskede kopier av større ting. Nanoteknologi er tverrfaglig og omfatter de klassiske fagfeltene fysikk, kjemi og biologi med hjelp av matematikk og informasjonsteknologi. Det ventes at nanoteknologien vil få stor betydning innen medisin, materialer og elektronikk.