Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


Legg igjen en kommentar

Kavliprisen til AFM!

Vi har fått en kjendis på laben. Altså: Den har vært der siden i vinter. Men i går ble det annonsert at oppfinnerne av AFM, Atomic Force Microscope, blir tildelt årets Kavlipris i Nanoteknologi. Hurra!

Dette kan vi feire med et AFM-bilde av overflaten på et mineralkorn som har vokst på innsiden av en gammel gruvegang i Røros. Her ser vi mikrometer-tykke lag av mineralet, og artige strukturer på nanometerskala.

Skjermbilde 2016-04-14 14.05.50

Instituttet har lagt ut en video på Facebook der jeg peker og prøver å forklare hva denne maskinen egentlig gjør, som du kan se her om du vil forstå mer.

Advertisements


1 kommentar

Nytt leketøy på plass!

Nå er labben enda kulere, for vi har fått en splitter ny AFM. Forkortelsen står for Atomic Force Microscope, noe som muligens kunne oversettes som atomkraftmikroskop, men det har ingenting med atomkraft (kjernekraft) å gjøre. Det AFM-en gjør er å måle kraften mellom en spiss nål og en overflate. Og om nålen er spiss nok, og det ikke er vibrasjoner i rommet og man stiller inn alle parametere riktig og så videre og så videre, så kan man gjøre dette så nøyaktig at man kan få et bilde av enkeltatomer på overflaten. Derav atomkraft – krefter mellom atomer.

I første omgang skal vi bruke det til to ting:

  1. «Ta bilder» av mineraloverflater. Vi kan gjøre eksperimenter inne i AFM-en, der vi har mineraler (enkeltkrystaller, altså) i en væske og ser på hvordan overflaten forandrer seg på nanoskala når den vokser eller løses opp. Eller vi kan ta bilder av overflater før og etter at vi har gjort ting med dem i andre eksperimenter.
  2. Måle krefter mellom overflater. Da bruker vi ikke en tynn nål, men limer fast en partikkel på «pinnen» nålen vanligvis er festet til. Det er dette jeg har gjort i eksperimenter som jeg har skrevet om på bloggen tidligere (her, for eksempel).

De siste eksperimentene gjør vi for å finne ut mer om hva som skjer når møtet mellom vann og stein gjør at steinen forandrer egenskaper. Nå er det ikke bare jeg som gjør eksperimentene: En PhD student, som allerede har gjort noen av dem i København, skal begynne på vår maskin neste uke. Og på slutten av året kommer en postdoc som skal gjøre lignende ting.

Vi fikk penger til å kjøpe denne utrolig kule maskinen som del av et ERC-prosjekt som Bjørn Jamtveit, professor ved PGP, fikk nylig. Det lønner seg altså å blande seg inn i store prosjekter. Før jul var jeg og Francois Renard, fransk professor tilknyttet PGP, på en tre dagers reise i Tyskland der vi besøkte forskjellige AFM-produsenter og fikk demonstrert utstyret deres og de alle gjorde sitt beste for å overtale oss til å kjøpe deres maskin. Etterpå  måtte vi skrive en utlysning til et offentlig anbud og vurdere tilbudene vi fikk. Ganske stressende og kompliserte greier, men heldigvis får vi glimrende hjelp fra fakultetet til slike prosesser (jeg gjorde jo det samme for SFA-en, så jeg begynner å bli dreven).

Forrige uke var temmelig intensiv og tettpakket med installering, demonstrering og opplæring på alt utstyret. Men nå er det på plass og jeg gleder meg som bare det til å komme i gang med å titte på ting på nanoskala. Med de to instrumentene vi har på labben nå (atomkraftmikroskopet og overflatekraftmikroskopet) kan vi få et ganske utfyllende bilde av hvordan forskjellige overflater påvirker hverandre når de er i kontakt. Jeg skal passe på å få lagt ut noen fancy AFM-bilder på bloggen etterhvert.


4 kommentarer

Dråpefysikk med lego

Vi ville at studentene på denne forskerskolen skulle få gjøre et praktisk eksperiment i tillegg til all kvantemekanikken og molekylærdynamikken. Men det er jo ikke alt vi gjør på labben som så enkelt lar seg transportere til et hotell på Gran Canaria og gjennomføres av 15 studenter på en gang. Heldigvis kan man lære mye av å studere dråper.

Utstyr: Utrolig kule, små lommelykt-aktige USB-mikroskop av typen DinoLite. Kalsittkrystaller, mikroskopglass, pipetter, vann, olje, sprit, hansker, skalpeller, og ikke minst tape, lego og lommelykten på mobilen.

IMG_5080

Resultat: Vinkelen mellom dråpen og underlaget varierer ut i fra hva du har hatt på underlaget før. Helt nye overflater av kalsittkrystaller fukter vann utrolig bra. Vinkelen for en dråpe som utvider seg er større enn en som krymper. Når en dråpe fordamper, beveger kontaktlinjen seg innover i periodiske rykk. Observasjoner stemmer overens med simuleringer tidligere i uken, med en del tolkning.

Nå er det snø på toppene her i syden, så det er på tide å dra hjem til vinterferien. Heldigvis er en av veiene til flyplassen fortsatt åpen.

IMG_5100


Legg igjen en kommentar

Ispels-nytt

is

Det er den tiden av året igjen. For to år siden skrev jeg et blogginnlegg om ispels, som er et femomen som de færreste har lagt merke til, men som kan dukke opp på en grein nær deg når kuldegradene kommer snikende. Det ser ut som hvitt tynt hår, omtrent som mugg, men det er is. Veldig kult.

Og nå kan jeg altså dele en forskningsnyhet om ispels. Den kom i sommer, men da passet det ikke så bra å snakke om is. Artikkelen Evidence of biological shaping of hair ice ble publisert i Biogeosciences. Forfatterne har studert ispels som dukker opp og forsvinner fra grener over en periode på to år (for et koselig prosjekt!), og påpeker en viktig ting: Det er rart at disse lange hårene ikke smelter sammen og blir til større krystaller, når de er inntil hverandre over lang. Det pleier nemlig krystaller å gjøre når de er veldig små, inntil hverandre og dessuten ikke så langt fra smeltepunktet sitt.

Jeg vil anbefale alle å lese artikkelen (den er åpent tilgjengelig) for å se hvilke fine eksperimentener disse forskerne gjorde for å komme til bunns i saken. Jeg skal nøye meg med å hoppe til konklusjonene:

  1. Ispels dannes fordi vannet som er stengt inne i de små hulrommene i greina ikke klarer å fryse, men det fryser når det kommer ut i lufta. Frysingen gjør at vannet suges ut av greina og «håret» vokser. Dette var som jeg trodde, og jeg er glad for å se at jeg ikke tok helt feil. Men, dette er ikke hele historien, for
  2. Ispelsen dannes bare om det er en bestemt sopp til stede. Ha! Så det er nesten som mugg. Soppen lager nemlig et stoff som blander seg inn i isen og gjør at iskrystallene ikke smelter sammen. Det er en krystallisjonsbrems. Når iskrystallen først er dannet, så gjør dette sopp-stoffet at krystallen ikke klarer å forandre på overflaten sin før den til slutt smelter eller fordamper og forsvinner.

Det er faktisk nesten uhørt i naturen å lage så lange krystaller. De kan være 10 000 ganger lengre enn de er brede. Det er ikke umulig at materialforskere vil prøve å fra nytte av disse soppstoffene, eller noe som ligner, til å kontrollere formen på andre typer krystaller. Dermed ble noe som var et koselig naturfenomen plutselig high-tech. Et nydelig eksempel på at det lønner seg å være nysgjerrig uten å bry seg så mye om hvor man ender opp til slutt.


Legg igjen en kommentar

Fint glass

Er ikke denne fin?IMG_4572
Det er utrolig kult å få ting laget. Hos oss har vi noe så flott som en glassblåser. Jeg gikk til ham og sa at jeg trengte en slags flaske, som jeg kunne koble til en vakuumpumpe for å få lufta ut av vannet, og så skulle jeg kunne tømme vann ut gjennom en tut som skulle være så stor. Og så fikk jeg den fine der. Ny favoritt på labben!


2 kommentarer

Lukten av regn

Det har regnet litt for mye de siste dagene, men du vet hva jeg mener: Lukten som oppstår etter en ettermiddagsskur på en ellers solfylt dag. Det lukter sommer og varm asfalt. Kan dette forklares vitenskapelig?[/caption]

Nyheten dukket opp en dag i januar, men jeg ville spare historien til det ble sommer. Nå passer det bra.

Eksperimentet er nydelig, av den typen som alltid gir meg lyst til å jobbe med dråper og høyhastighetskameraer. To forskere ved MIT har sluppet vanndråper ned på tørre overflater som ikke er helt glatte, men er fulle av ørsmå hull eller porer, sånn som jord er. I studiet har de brukt både tørr jord og enklere porøse materialer.

Når dråpen treffer overflaten, er det en del luft som ikke rekker å unnslippe til sidene. Den blir fanget under dråpen, der den deler seg opp i flere små bobler. Boblene sitter fast i underlaget. Når vannet i dråpen trenger nedover i jorda, presses luft opp fra jorda til boblene, slik at disse vokser. I mellomtiden kommer overflaten på dråpen lengre og lengre ned, siden vannet forsvinner ned i underlaget. Når toppen av en boble er på høyde med overflaten av dråpen, sprekker boblen, og på samme måte som mye energi frigjøres når en ballong sprekker (BANG!) så fører boblesprekkingen til at ørsmå vanndråper slynges opp i lufta. Disse dråpene er så små at de ikke faller ned, men blir hengende i lufta.

Disse bittesmå vanndråpene består ikke bare av det vannet som falt ned på jorda i utgangspunktet. Luktstoffer som svevde rundt i lufta inne i jorda kan klistre seg fast på vanndråpene og bli med dem på ferden. Når du får en eller flere av disse mikrodråpene i nesa, merker du tilstedeværelsen av oljen petrichor, som lukter som regn på en solvarm bakke.

I artikkelen sin påpeker MIT-forskerne at denne prosessen, der regn får materiale fra bakken til å bli slynget opp i lufta, der det blir hengende en god stund, også kan få virus til å spre seg i lufta (ikke så hyggelig). Det har frem til nå ikke vært så lett å forklare hvorfor man ofte finner slike aerosoler, altså små partikler i atmosfæren, som inneholder mikroorganismer eller andre saker som hører til i jorda. Nå viser det seg at disse kan ha bli dannet i regnvær.

Forskerne jobbet seg systematisk gjennom en rekke forskjellige overflater og dråpehastigheter, og konkluderte med at aerosoler kan dannes i «lett til moderat regnvær» på jord som er mer finkornet enn sand og dessuten ganske hardpakket. MIT har laget en fin film om eksperimentet, bare se her:


4 kommentarer

Hurra!

Noen husker kanskje at jeg fikk en artikkel refusert i høst? Artikkelen tar for seg resultatene fra AFM-arbeidet jeg har drevet med i København og på forskningslabben til odontologene (se her, her og her). Det tok tid å manne seg opp for å sende den igjen, men jeg fikk endelig gjort et for et par uker siden, rett før fristen gikk ut. Og i dag (allerede!!) kom beskjeden:

Dear Ms. Røyne:

Thank you for the manuscript submission entitled «Repulsive hydration forces between calcite surfaces and their effect on the brittle strength of calcite bearing rocks» [Paper #2015GL064365] to Geophysical Research Letters. I am now ready to accept your manuscript, after some very minor revisions below.

Leste jeg riktig? Jo! Det står faktisk I am now ready to accept your manuscript. Haha!

Og, desto bedre, «very minor» endringene er faktisk latterlig små. Bytt ut tre ord, sett inn en enhet som mangler, og dobbeltsjekk forkortelsene av tidsskrift-navnene i referanselisten.

🙂

Jeg har feiret med is, og ute er det blomster.

IMG_4088Siden jeg startet dagen med 17. maifeiring i barnehagen fortsetter jeg feiringen med reinstallering av datamaskinen på labben, som selvfølgelig er litt nedtur.

IMG_4090Mens jeg ser linjer bevege seg langsomt over skjermen prøver jeg å bygge en boks til instrumentet mitt. Av isolasjonsplater.

IMG_4091

Det er rart med det, en sånn publikasjon er jo kulminasjonen av mange, mange måneders arbeid og virkelig prikken over i-en i forskningsarbeidet. Dette tidsskriftet er heller ikke et hvilket som helst et og jeg har aldri greid å publisere noe der før. Men hva gjør man egentlig? Det er grenser for hvor mye jubel man kan drive med midt i arbeidsdagen.

Uansett.

🙂