Amerikanske forskere har kreeret en udgave af Harry Potters berømte usynlighedskappe til nanopartikler. Forskerne bag opfindelsen har fundet ud af, at ved at ved at dække nanopartikler med et enkelt lag af polymere, kan partiklernes synlighed begrænses flere tusinde gange, og de bliver derved nærmest usynlige.
Nanopartikler anvendes efterhånden i et overvældende antal
produkter
. I nogle produkter medfører brugen af nanopartikler dog et visuelt problem, da partiklernes størrelse betyder at de spreder lys. Dette kan medføre et hvidligt eller
mælkeagtigt
udseende af den overflade, der coates med partiklerne.
Dette problem kan nu løses ved hjælp af den nye polymerkappe til nanopartikler. ”Det, vi har lært at gøre, er at kontrollere densiteten, kompositionen og størrelsen af polymere bundet til uorganiske materialer. Man kan sige at lys kan flyde frit gennem partiklerne ved at komme smørrelse på deres overflade,” siger Matyjaszewski en af forskerne bag opfindelsen.
For de fleste mennesker er røntgenstråling noget, der forbindes med sygehusbesøg, brækkede knogler og ubehagelige oplevelser, men denne form for stråling kan faktisk bruges til noget andet - noget der omhandler en helt anden størrelsesorden.
Røntgenstråling har en bølgelængde mellem 10 og 0,01 nanometer, hvilket betyder at røntgenstråling er optimalt til at studere ting på nanometer skala – med røntgenstråling kan man faktisk ”se”
atomer
.
Jeg befinder mig i øjeblikket ved synkrotonfaciliteten ESRF i Grenoble. En synkroton (også kaldet en lagerring) er en stor ring, hvori elektroner accelleres til høj hastighed, hvorved det er muligt at lave meget intens røntgenstråling. Den høje intensitet af strålingen betyder, at man kan observere effekter, der ikke kan måles med almindelige røntgenkilder. Samtidig er disse målinger meget mere præcise.
Jeg er hernede for at studere materialer til brintopbevaring. Ved hjælp af den intense røntgenståling kan jeg undersøge, hvilke betingelser der kræves for, at materialerne afgiver og genoptager brint.
ESRF er en enorm facilitet, og det er et utroligt fascinerende sted. Ringen, som synkrotonen består af, er 844 m i omkreds. Der er over 600 ansatte, og hvert år besøger omkring 6000 forskere ESRF for at benytte den intense røntgenstråling. Du kan blive klogere på synkrotoner
her
og læse mere om ESRF
her
.
På
NANOART 21
lægger en stor samling af spændende billeder af nanoteknologi. På siden kan man
stemme
på de flotteste billeder.
De billeder der, lige for tiden, ligger i toppen er:
Nr 1 med 199 stemmer:
Billedet viser nogle celler, som er markeret med en fluoreserende markør for DDR2 (Discoidin Domain Receptor 2). DDR2 er et membran protein, som man mener, er involveret i at måle, hvilke mekaniske kræfter cellen bliver udsat for og kan fortælle cellen, hvis den skal forandre sig i forhold til disse kræfter.
Den blå fave er cellekernen, den grønne fave er actin protein, der medierer de makaniske kræfter på cellen, og den røde fave er markøren for DDR2. (S. Baxter - Mech. Eng., E. Goldsmith - Cell Biology, C. Murphy -Chemistry, C. Robinson – Art; University of South Carolina NanoCenter).
Nr 2 med 190 stemmer.
Billedet skal illustrere nanoverdenen set fra en nanopartikels perspesktiv. Lidt sjov tanke, men maleren er da sluppet godt fra idéen.
Forestil dig at der i din jakke sidder et lille apparat, der kan oplade din iPod eller mobiltelefon blot ved hjælp af din kropsvarme. Eller tænk i et endnu større perspektiv og forestil dig en verden, hvor al spildvarme omdannes til anvendelig elektricitet. Dette kan blive fremtiden ved at benytte den nyeste nanoteknologi til at optimere et fænomen, der har været kendt i mere end 150 år - den termoelektriske effekt.
I den
nyeste artikel
på NANOvidensbank.dk kan du blive klogere på dette fascinerende fænomen og få et indblik i, hvad den termoelektriske effekt kan komme til at betyde for fremtiden.
Fotosynese foregår i alle planer. Nu vil forsker prøve at tage fotosyntesen ud af planerne og ind i labortorierne.
Forskere ved
Pensylvania State University
og Arizona State University vil lave kunstige fotosyntese hvor røde farvestoffer fanger de energirige blå lysbølgelængder, og dermed kan skabe energi nok til at udvinde brint direkte fra almindeligt vand.
Med en tykkelse på kun to nanometer gør anoden den kunstige fotosyntese mulig. Annoden består af klynger af røde, ruthenium-baserede farvemolekyler omkring den ekstremt tynde iridiumoxyd-katalysator.
»Hvert iridiumatom kan fuldføre en iltning af et vandmolekyle cirka 50 gange i sekundet,« fortæller Thomas E. Mallouk.
Forskerne vil nu prøve, om de kan effektivisere processen. Det kunne for eksempel være ved at ændre anodens facon, så den får mere sollys på det aktive område.
En spændende anvendelse af ny teknologi er at lave kunst ud af det. Det har den japanske kunstner
Sachiko Kodama
gjort ved at anvende en såkaldt ferrofluid, som er en væske der indeholder magnetiske nanopartikler. Da partiklerne er meget små bliver partiklerne opløst i væsken, og dermed er væsken magnetisk. Ret vildt.
Se filmen herunder:
Her en endnu en flim, som illustrerer brug af ferrofluids:
Jeg forsker selv i hvordan man kan lave ferrofluid bestående af
magnetiske nanopartikler
. Disse partikler bruger jeg dog ikke til kunst, men til at forsøge at behandle kræft på et tidligt stadie.
Den næste måned har vi
techsperience
tema om hvordan teknologi kan give dig nye oplevelser. Så følg med her på nanobloggen (
RSS feed
)
InnovationLab
medstifter
Mads Thimmer
blogger for tiden til eTech konference i San Diego. Her kan du læse indlæget om at fremtidens computer er lavet af grøn nano:
Computeralderen er endnu ikke begyndt. Svarende til bilindustrien er vi kun nået til stadiet, hvor vi kan køre to-tre millimeter på en hel tankfuld benzin. Langt den største mængde energi bruges til at producere varme, ikke til regnekraft. Det er dét, som Williams arbejder på at ændre.
Det amerikanske energi-ministerium henvendte sig til Williams med spørgsmålet om, hvordan ville en computer, der kunne foretage præcise beregner over, hvordan jorden vil se ud i 2050, se ud. Svaret var et monster med en regnekraft på 1 mio zettaflops og en størrelse, der dækkede Pari og omegn. Og at den ville bruge 5 terawatt energi og dermed være det største klimaproblem i sig selv!
Svaret ligger et andet sted. Den traditionelle computerudvikling ville give en computer, der kunne regne med en zettaflop i 2040 (forudsat Moore’s lov om stort set årlig fordobling af computerkraft), altså kun ti år inden man når 2050, hvilket nok vil være for sent til, at man kan bruge beregningerne til noget. Kan man så nøjes med en Exaflop, måleenheden under? Det kunne være en realitet i 2018, men ville kræve 100,000 multikerne processorer, 500 mio DRAM chips og helt enorm lagerkapacitet, være afhængig af nye teknologier som ssd og photonic interconnect og ville kræve 250 mio Watt at drive, hvilket er et helt atomkraftværk. Prisen ville være en del mia USD.
I stedet for at skulle sætte sin lid til mirakler, så se fx den menneskelige hjerne, der regner på 10 watt med 10.000.000 Giga flops, svarende til 500 af verdens største computere. Det kan vi bla fordi vi ikke bruger energien som varme men som regnekraft.
I dag er ”least environmental impact” øverst på dagsordenen. Derefter kommer effektivitet, kreativitet og tilfældigheder. Et stort problem med nutidens produktion er flytningen af materialer og produkter, som så langt overstiger energiforbruget i selve produktionen. Det samme er tilfældet med serverparker, hvor udgifterne til strøm for at køre computerne og derefter at køle computerne ned langt overstiger udgifterne til computerne selv. Der er altså behov for at se tingene i et skær af proces og cyklus langt mere end isoleret set. Mht serverparken, er det vigtigere at se på hele bygningen end blot på prisen for en enkelt server.
Løsningen:
De sidste 40 år har drejet sig om at få flere transistorer på en chip, de næste to vil dreje sig om at få mere ud af hver kredsløbskomponent i en transistor. Det drejer sig primært om photonics og om nanoconductors. Mht photonics er det muligheden for at ”beame” informationer fra sted til sted med lys (som i lyslederfibre, bare ikke nødvendigvis "ledt") i stedet for som i dag at flytte det gennem kobber og fysiske ledere med varmeudvikling. På et nano-niveau (-30nm) kan man få langt mere ud af hver transistor, fordi energien ikke vil blive brugt på at udvikle varme men i stedet på at flytte informationer og udføre regneopgaver. Williams er optimistisk nok til at se udviklinger på nano-niveau som det meget grønne og stærke alternativ til en traditionel computerudvikling, hvor vi i dag – med den enormt lave regnekraft sammenlignet med fx naturen og den menneskelige forstand – er ved et stenalderligt begynderstadie. Grøn nano er det, fremtidens computer er lavet af. En computer, der ikke adlyder Moore’s Law men ”core’s law”, hvor der kommer mere og mere information og regnekraft pr chip og ikke flere chips eller flere cores, udviklingen sker på kredsløbsbasis.
Nanotech Northern Europe 2008, Europas største konference og udstilling indenfor nanoteknologi, løber af stablen i København den 23.-25. september 2008.
Nanotech Northern Europe forener førende forskere og ledende internationale virksomheder indenfor nanoteknologien. Konferencen formål er at øge fremskridtet af de mange fordelagtige anvendelsesmuligheder af nanoteknologi.
I år vil der være særlig fokus på tre udvalgte emner:
- Vedvarende energi og miljø løsninger
- ICT muliggjort med nanoteknologi
- Nanobioteknologi og nanomedicin
Derudover vil der også være sessioner om global nanoteknologi og forretnings udvikling, sikkerhed og risiko management og tech transfer.
Det 21. århundredes kemiske industri kunne ikke have udviklet sig til sit nuværende niveau, hvis det ikke havde været for den samtidige udvikling af effektive katalysatorer. Vores samfund, som det ser ud i dag, er dybt afhængig af katalytiske processer.
Hvor man tidligere har været afhængig af at prøve sig frem mere eller mindre tilfældigt for at forbedre eksisterende og udvikle nye katalysatorer, kan man i dag vha. nanoteknologi i større grad designe katalysatorer med forbedrede katalytiske egenskaber.
Kemikaliefremstillingen gøres økonomisk rentabel og miljømæssig forsvarlig
En katalysatorer kan accelerere hastigheden af en kemiske reaktion, så den bliver op til adskillelige millioner gange hurtigere. Dette medfører, at reaktioner kan udføres under lavere temperaturer og tryk. På denne måde er katalysatorer med til at minimere ressourceforbruget og procesomkostningerne ved fremstillingen af kemikalier. Desuden er katalysatorer med til at gøre, at vi kan udnytte naturens råstoffer mere effektivt, hvor brugen af giftige og skadelige kemikalier og opløsningsmidler undgås, og dannelsen af spild- og biprodukter minimeres (se eksemplet nedenfor).
Endelig anvendes katalysatorer i nye bæredygtige energiteknologier og til at rense udstødning og røg fra biler og industri. Du kan læse mere om, hvorfor nanokatalyse er
GreenTech
i dette
blogindlæg
samt i artiklerne:
I disse artikler kan også læses, hvordan nanoteknologi i dag anvendes i studiet og udviklingen af nye katalytiske systemer.
Eksempel
Ethylenepoxid er et vigtigt mellemprodukt i fremstillingen af bl.a. spandex, syntetiske fibre, antifrostvæske, som anvendes i bremse- og kølesystemer i biler, nogle typer gummi mm. For at fremstille ethylenepoxid (C2H4O) oxideres ethylen (C2H4).
Den gamle ikke-katalystiske proces består af flere reaktionstrin, der samlet set giver reaktionen:
Det betyder, at for hvert molekyle ethyleneepoxid, der bliver dannet, dannes også spildprodukter (½CaCl2+NaCl). Tidligere er man kommet af med disse ved at smide dem i floder, hvilket naturligvis er uacceptabelt. Anvendes der i stedet en katalysator bestående af sølv og en lille smule klorin, kan ethylen oxideres direkte med ilt (O2) til ethylenepoxid (dog ender omkring 10% af ethylenen som CO2).
Nye nanofibre kan producere elektricitet ved bevægelse, så en rask travetur eller en energisk dans vil måske kunne oplade din mobiltelefon.
”Vores mål er at lave nanoteknologi, der gør tekstiler selvforsynende af elektricitet.” siger Professor Zhong Lin Wang fra Georgia Institute of Technology, der udvikler fibrene.
Nanogeneratorer, som fibrene kaldes består af fibre, der ligner små børstehår. For enden af hver fiber findes der nanokevlar krystaltråd. Hver krystaltråd er 30-50 nanometer i længden og er lavet af zink oxid. Når de små nanofimrehår gnides mod hinanden ved bevægelse, skaber de energi. Nanofibrene har piezoelektrisk effekt, hvilket betyder, at de kan omdanne mekanisk energi til elektricitet.
Denne slags nanokrystalfibre kan anlægges på al form for materiale.
Som det ser ud nu, er det meget små mængder af elektricitet, man kan udvinde af fibrene, så du ville enten skulle have meget store arealer af tekstiler på eller bevæge dig meget og energisk for at kunne oplade mobilen. Men teknologien ville eventuelt kunne bruges på andre tekstilprodukter med større overflader eller til mindre energikrævende funktioner end at oplade elektronik, som f.eks. at få tøjet til at skifte farve, siger Professor George Stylios fra Heriot Watt University.
Et fast gummilignende materiale, der er i stand til at reparere sig selv efter brud, er på vej ud i verden.
De fleste piger kender det nok: der går hul i dine nylonstrømper, og du er tvunget til at føle dig lettere kikset resten af dagen. Dette kan dog blive fortid med strømper vævet af et nyt vidunder materiale, der er i stand til at hele efter en skade.
Selv-helende nylonstrømper er dog bare en af de utallige anvendelser, som dette materiale måtte have. ”Jeg tror, der vil være alle mulige anvendelsesmuligheder. Vi er først lige begyndt at tænke på, hvad det kan bruges til,” siger Professor Ludwik Leibler en af forskerne bag den nye opfindelse. F.eks. vil det nye materiale have potentiale i langtidsholdbar maling og lak, og det vil måske være muligt at bruge til fremstilling af kunstige selv-helende knogler.
Det nye materiale minder om gummi og er derfor fleksibelt og kan strækkes, men i modsætning til almindelig gummi ødelægges det ikke, hvis det rives over. Presses de brudte ender sammen i få minutter, vil molekylerne i materialet danne nye bindinger, og bruddet er repareret. Herefter vil materialet igen kunne strækkes uden at gå i stykker.
Materialet er fremstillet af fedtsyrer fra vegetabilsk olie og urinstof – det er altså et forholdsvist naturligt produkt. Molekylerne holdes sammen af hydrogenbindinger, de samme bindinger, som holder vandmolekyler sammen. Disse bindinger er mere reversible end almindelige bindinger og kan derfor nemt gendannes selv efter et brud.
Der arbejdes allerede nu med at fremstille store mængder af materialet til industrielt brug.
Læs mere om det nye materiale
her
, hvor du også kan se en film af materialet i aktion.
Amerikanske forskere har kreeret en udgave af Harry Potters berømte usynlighedskappe til nanopartikler. Forskerne bag opfindelsen har fundet ud af, at ved at ved at dække nanopartikler med et enkelt lag af polymere, kan partiklernes synlighed begrænses flere tusinde gange, og de bliver derved nærmest usynlige. 
