Frontiers
- Et stærkt europæisk forskningssamarbejde
Moderne forskning handler ikke kun om egne faglige kompetencer, men i høj grad også ens netværk. Et stærkt netværk er netop ideen bag Frontiers. Frontiers er et konsortium inden for udviklingen af nanoteknologi i Europa. Frontiers er økonomisk støttet af den Europæiske Kommissions 6. Rammeprogram.
At bygge stof atom for atom II
- Tilgange til at producere på nanoskalaen
Så kom endelig fortsættelsen af artiklen ”At bygge stof atom for atom I - Nanobotter og molekylær fabrikation”.
Nanoteknologi vil komme til at betyde et gennembrud i måden vi designer og fremstiller materialer på. I denne artikel præsenteres nogle af de metoder og instrumenter, man i dag udvikler til at fremstille nanostrukturer med.
Et nyt stort center skal udnytte livets molekylære kode, dna, til at samle nanomaterialer og udforske nye nanoteknologiske metoder inden for behandling og diagnosticering af sygdomme relaterede til dna.
Centre for DNA Nanotechnology er navnet på et nyt såkaldt "centre of excellence" ved Det Naturvidenskabelige Fakultet, Aarhus Universitet. Centeret blev indviet sidste fredag og bliver et miks af danske og amerikanske forskere.
I det nye center vil forskerne bygge nye materialer ud fra byggeklodser i nano-størrelse som fx molekyler, nanopartikler og nanorør. Det nye er at forskerne vil bruge naturens informationsmolekyle, dna, til at opmærke og transportere nano-byggeklodserne og på den måde styre byggeprocessen.
– En af de store udfordringer for nanoteknologien er at finde metoder til at samle nanobyggeklodserne, siger centerleder Kurt Gothelf og fortsætter:
– De er så små at vi ikke effektivt kan håndtere dem enkeltvis med værktøjer fra vores makroskopiske verden. Derfor sætter vi dna på byggeklodserne, for dna’et indeholder både koden for hvordan klodserne skal samle sig og det sørger også for at samle klodserne. Vi er også meget interesserede i at undersøge hvordan vores kunstige dna-nanostrukturer kan vekselvirke med levende systemer. Vi forsker derfor også i grundlæggende nye metoder til at diagnosticere og behandle sygdomme.
Udveksling af studerende mellem USA og Aarhus Universitet
Som en konsekvens af det dansk-amerikanske samarbejde bliver der en aktiv udveksling af studerende over Atlanten. Alene i løbet af denne sommer har professor Thom LaBean og fem studerende fra Duke University været gæster ved det nye Centre for DNA Nanotechnology i Århus. Samtidig har danske studerende været på ophold i op til et halvt år i USA og det er planen at alle ph.d.-studerende ved centeret i Århus skal på et kortere eller længere studieophold i USA. Der er allerede planlagt ophold for adskillige ph.d.-studerende ved Duke og Arizona State universiteterne fremover.
– Jeg er utroligt glad for og stolt over at vi med centeret kan få amerikanske studerende til at rejse til Danmark, oven i købet på et amerikansk finansieret program; det går normalt kun den anden vej, siger centerleder Kurt Gothelf.
– De amerikanske og danske grupper i Centre for DNA Nanotechnology kan forskellige ting og vi opnår derfor en høj grad af synergi i samarbejdet og udvekslingsprogrammerne. De amerikanske grupper har stor erfaring inden for design af dna-nanostrukturer, mens grupperne ved Aarhus Universitet er eksperter inden for syntese og karakterisering af nanostrukturer og inden for vekselvirkning med levende organismer. Kombination af disse områder i det nye center gør at jeg tror på at vi kan blive et af de førende centre inden for dna-nanoteknologi, slutter Kurt Gothelf.
Forestil dig en fodboldturnering, hvor bolden ikke er større end bredden på et hår og banen på størrelse med et riskorn. Scenariet lyder som det rene science fiction. Dette er dog ikke tilfældet for The U.S. Department of Commerce’s National Institute of Standards and Technology (NIST) afholdte d. 7-8 juli 2007 den første fodboldturnering på nanostørrelse.
For at deltage i turneringen skulle man have små robotter, som vejer under nogle få hundrede nanogram. Robotterne er således ikke på nanostørrelse, men har en længde omkring nogle hundrede mikrometer. Robotternes færden over banen følges på et optisk mikroskop og styres elektronisk via et visuelt feedback.
Kampene mellem deltagerne foregik dog ikke som almindelige fodboldkampe. I stedet for var der tre forskellige discipliner, som deltagerne skulle udvise deres robotters færdigheder i. Den første disciplin var en 2 millimeter sprint på tid. Den anden disciplin var en slalom, fra det ene mål til det andet, hvor der var placeret ”forsvarsspillere, polymerer” på banen. Den tredje disciplin handlede om at drible så mange bolde som muligt i mål i et givent tidsinterval.
Man kan læse mere om turneringen og formålet med arrangementet på http://www.nist.gov
Den 22. august 2007 tages de første spadestik til et nano-hus på Aarhus Universitet. Spadestikkene tages af borgmester Nicolai Wammen, rektor Lauritz B. Holm-Nielsen, dekan Erik Meineche Schmidt, Det Naturvidenskabelige Fakultet og professor Flemming Besenbacher, iNANO (Interdisciplinært Nanoscience Center). Det er Aarhus Universitet og Universitets- og Bygningsstyrelsen under Videnskabsministeriet, der står for byggeriet.
Byggeriets første fase bliver på 1260 m2, der skal danne rammen om et rentrum på ca. 120 m2. Anden fase rummer et laboratoriebyggeri på 7.600 m2, så det samlede byggeri bliver på knap 9.000 m2. Byggeriet skal ligge mellem Universitetsparken og Forskerparken på trekantgrunden ved Langelandsgade/Gustav Wieds Vej.
- Nanovidenskab er et af Aarhus Universitets vigtigste satsningsområder og et forskningsområde, hvor vi står meget stærkt internationalt, udtaler rektor Lauritz B. Holm-Nielsen. Derfor er dette byggeri uhyre vigtigt, for ved at samle alle forsknings- og uddannelsesaktiviteter under et tag, opstår der synergier og samarbejde, som er helt afgørende for den fortsatte udvikling af centrets aktiviteter.
Professor Flemming Besenbacher er leder af iNANO, forsknings- og uddannelsescentret, der skal have til huse i det nye byggeri. iNANO har 60 seniorforskere, 40 juniorforskere og 113 ph.d. studerende tilknyttet. Der er pt. indskrevet 210 studerende på nanoscience studiet. Forskerne ved iNANO har haft stor succes med at søge eksterne forskningsmidler, og alene i det forløbne år lykkedes det at tiltrække over 70 mio. kr.
- Vi glæder os rigtig meget til dette byggeri, siger Flemming Besenbacher. En af vores styrker på nano-området på Aarhus Universitet er, at forskningen er meget tværfaglig. Nu er tiden kommet til at samle disse aktiviteter i fælles lokaliteter, så vi kan udvikle os yderligere. Her er rentrummet en væsentlig forudsætning for, at vi fortsat kan ligge i spidsen i verden.
Baggrund:
Første del af byggeriet er et såkaldt rentrum. Et rentrum får sit navn fra det forhold, at man ved at bruge højeffektive filtre og kraftig, regelmæssig luftgennemstrømning uden hvirvler opnår et ekstremt lavt antal støvpartikler i luften rundt om rentrumsmaskinerne. Partikeltætheden vil i dette tilfælde blive mindsket mindst 10.000 gange, så man opnår et såkaldt klasse 100-rentrum (teknisk set betyder dette 100 støvpartikler per kubikfod).
Disse ekstreme forhold er nødvendige, fordi man i rentrummet vil håndtere komponenter, der er så små, at et enkelt støvkorn - som kun er nogle mikrometer i diameter - ville dække indtil flere komponenter. Dermed vil et støvkorn kunne kortslutte og ødelægge f.eks. en computerchip. En mikrometer er 1/1000 millimeter.
Nanovidenskab er et af seks fokusområder for forskningen på Aarhus Universitet. iNANO-centret har da også nærmest været en magnet for forskningsmidler i de senere år. Centret er vært for forskerskolen iNANOschool og konsortiet NANOFOOD; i 2005 blev iNANO medlem af et nanoteknologisk Network of Excellence finansieret af EU-kommissionen samt flere andre EU-projekter; i forsommeren 2005 startede tre centre bevilget af Danmarks Grundforskningsfond i relation til iNANO og i 2006 yderligere et center; i december 2005 bevilgede Højteknologifonden 20 mio. kr. til et projekt, som skal udføres i samarbejde med firmaet Fibertex A/S, og i to omgange har centret modtaget bevillinger på ca. 25 mio. kr. fra Det Strategiske Forskningsråd. I 2006 har Højteknologifonden bevilget i alt 45 mio. kr. til flere forskellige projekter inden for nano-medicin, fremtidens cement, biodiesel og måling af oliekvalitet.
I 2002 blev
Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN)
stiftet som et forskningscenter ved MIT med det mål at udvikle og udnytte nanoteknologier til at forbedre soldaters overlevelsesevne og i sidste ende udvikle den perfekte kampuniform.
”Imagine a bullet-resistant jumpsuit, no thicker than ordinary spandex, that monitors health, eases injuries, communicates automatically, and reacts instantly to chemical and biological agents,”
hedder det ambitiøst på deres hjemmeside og fortsættes:
”The ISN’s challenge is to help transform today’s cotton/nylon fatigues and bulky equipment to a sleek, lightweight battlesuit that provides everything from responsive armor to medical monitoring to communications - and more - in one integrated system.”
Dette indebærer at kombinere mange forskellige og spændende nyskabelser indenfor materialer, sensorer, kommunikation, elektronik mm. ISN samler på deres hjemmeside op på fremskridt inden for relevante områder og deres hjemmeside er derfor et besøg værd - også for dem, der ikke lige er i gang med at opbygge en moderne hær, men blot er nysgerrige efter at vide, hvad der bliver muligt med nanoteknologi eller har ideer til, hvordan sådanne egenskaber kan udnyttes indenfor andre områder, for der vist ingen tvivl om at sådanne nye materialer og løsninger kan udnyttes indenfor mange andre områder end hæren.
Nedenfor er en video lavet af nogle studerende ved MIT, der viser nogle af de egenskaber man kunne forestille sig sådan en dragt kunne have. Det er ikke noget der ligger i den nærmeste fremtid at opnå, men er noget af det, der arbejdes hen imod.
ISN er finansieret af U.S. Army Research Office, der har lagt mere end 50 mio. dollars i projektet, der sikkert vil blive forlænget i 2012, når den nuværende 5-årige kontrakt udløber.
Man er netop kommet et vigtigt skridt nærmere fremstillingen af transparente skærme. Et hold forskere fra Purdue University, Northwestern University og University of Southern California har via deres samarbejde fremstillet en ny type gennemsigtig høj-hastigheds transistor af nanowirer. Denne transistor er den første komplet transparente fremstillet og åbner op for en lang række spændende muligheder, som fx e-papir, displays på ruder i biler og i solbriller og lignende steder.
Transistorerne vil ifølge gruppen kunne indbygges i ”active-matrix organic light-emitting diodes” (AMOLED), som er en type lysdioder, der kan fungere som gennemsigtige pixels i en skærm.
De gennemsigtige transistorer er nødvendige i skærmen for at kontrollere strømmen til de enkelte pixels og dermed skabe billedet på den gennemsigtige og fleksible skærm.
Den 6. November afholdes Science Dating for firmaer og forskere inden for nanoteknologi og biomedicin. Mødet giver deltagerne mulighed for at møde potentielle samarbejdspartnere, både offentlige og private.
Science Dating er en tilrettelagt mødeform for forskere fra både offentlige og private institutioner, hvor deltagerne mødes på tomandshånd for at diskutere den nyeste forskning og teknologi og derigennem undersøge mulighederne for strategiske partnerskaber og samarbejder.
Man kan læse mere om arrangementet samt registrere sig
her
Onsdag d. 1/8 2007 fik den første nanostuderende færdiggjort sin kandidatuddannelse fra iNANO centeret på Aarhus Universitet. Specialet handlede hovedsagligt om karakteriseringsteknikken nanoindentering, som blev brugt til at undersøge knogleegenskaber.
Nanoindentering er en teknik, hvor man presser en nål imod overfladen på ens prøve. Derefter optager man målinger, mens nålen bevæger sig ind i prøven. Herved kan man bl.a. se på hårdheden af det materiale, som man ønsker at undersøge.
