supermaterialer bloghoved

Skoleelever i aktion i en simuleret nanoverden

Hvis du var turist i nano-land, hvad ville du se? Hvad ville du gøre? Hvis du var en milliard gange mindre og en milliard gange "hurtigere" end et menneske, ville du kunne se atomer med det blotte øje, bygge hvad du har lyst til ligesom det populære spil Minecraft, og følge med i de lynhurtige processer der afgør hvordan naturen opfører sig på atomar skala.

På en måde er det hvad vi professionelle forskere prøver at gøre hver dag med hjælp fra fantastiske instrumenter som transmissions elektron mikroskoper, atomic force mikroskoper og avancerede simuleringer og teori. Vi forsøger - så godt vi nu kan - at besøge denne besynderlige nanoverden, for at undersøge atomer, molekyler og nanomaterialer, og for at lære (vi er jo fra DTU) hvordan vi får det lavet om til noget der kan bruges til noget spændende eller vigtigt. Somme tider anvendelserne lige om hjørnet, andre gange er der længere udsigter (men med kæmpe potentiale).

Nok om det.

Vi elsker at have besøg af skoleelever, som i sidste uge hvor der var 20 elever på erhvervspraktik på fysik. Det er elever der søgt at komme på DTU Fysik fordi de ligesom os synes at fysik er spændende. De har altid masser af (gode) spørgsmål, og forbløffende meget viden. I fredags havde vi fornøjelsen af at kanon-godt hold der virkelig lover godt for fremtiden. Jeg nævnte at diamant er det hårdeste materiale vi kender (og på den måde grafits modsætning) hvorefter en af eleverne fortæller mig at han har læst om Q-CARBON, som er ENDNU hårdere. Det er tilsyneladende rigtigt, og helt gået forbi min radar. Spændende! Det må jeg skrive en blog om en dag.

Her i fredags fortalte jeg først holdet lidt om lav-dimensionale materialer ("materialer fra en anden dimension"), hvorefter Kirstine fortalte om hvordan det er at læse Fysik på DTU.

Så var det tid at løse billet til en rejse til nanoverden. Rejselederen var Zan Mahmood, der er head developer på vores Retina VR projekt, som mig og en kollega (Mads Brandbyge) startede for ca. fire år siden.

I vores VR system kan du:

  • Gå ind i et laboratorium hvor du selv er ca. 6-7 nanometer høj.
  • Bygge molekyler og nanomaterialer med atomer fra hele det periodiske system - med en række "tools". Eller dine hænder. Systemet holder styr på hvor mange bindinger de enkelte atomer kan indgå i (mere eller mindre).
  • Du kan se molekylerne relaksere - dvs findes deres naturlige form, i real time - det er et magisk syn, virkeligt fascinerende, og det giver virkelig mening når man ser det.
  • Du sætter elektroder på, og kan lave elektriske målinger - og de bliver opdateret i real-tid, når du laver noget om i strukturen, fx fjerner eller tilføjer et atom.

Retina VR kan meget mere, men i den under 2 minutter lange video nedenfor, kan man se hvor hurtigt Kristian fra Bavneskolen i Dalby finder ud af hvordan man gør. Vi har afprøvet systemet med alt fra 7-årige børn til midaldrende professorer (som mig), og det uden konkurrence unge og børn der hurtigst finder ud hvordan man gør. Det er ekstremt oplivende at se en så ung elev efter 1 minuts instruktion selv gå igang med at lave og udforske nanostrukturer, som om han ikke har lavet andet, mens resten af holdet hujer, griner og klapper. Totalt sejt, Kristian!

Zan Mahmood arbejder på at kunne kommercialisere systemet så vi kan få det bredt ud til så mange som muligt. Det ville være intet mindre end en revolution i undervisning, hvor elever der dårligt nok er startet på fysikundervisning kan lege sig til en ægte intuition om hvordan atomer, molekyler og nanostrukturer opfører sig. Jeg bruger selv systemet, som bygger på "rigtig" hardcore fysik-biblioteker. Der bliver indgået kompromiser i programmering af fysikken for at få det til at køre hurtigt nok til real-tid, men er "korrekt" nok til at jeg også som erfaren forsker kan få noget ud af det.

Men først og fremmest har jeg en kæmpe optur over at se hvor gode børn og unge er til at lære, når bare de får det rigtige værktøj - som jeg i al ubeskedenhed vil påstå at vi har lavet i dette tilfælde. Bum.

Peter Bøggild er professor i nanoteknologi på DTU. På bloggen Supermaterialer skriver han om stort, småt og tusind gange mindre.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Kan systemet køre uden VR, eller er der så andre systemer der kan det samme? Kan jeg f.eks. hoppe ind på en hjemmeside og prøve at bygge nogle molekyler for at se hvordan de ser ud?

  • 1
  • 0

I princippet ja... men systemet er en million gange nemmere at bruge når du har VR. Forestil dig at lave mad eller bygge et skab ved at klikke på en skærm. Hele pointen er at når man kan få lov at bruge hænderne og hele synsfeltet, så sker der noget oppe i hovedet - det er som om ledningerne bliver forbundet. Tro mig, jeg har set på simuleringer af molekyler og atomer på skærme i årtier, og det er en fuldstændig og mere intuitiv/levende oplevelse at få fingrene i nanomaskinen. Så vi kunne godt, men vi ville miste næsten hele systemets værdi i processen.

DET VÆRE SAGT, kan det være at vi kan finde en måde at lave en brugergrænseflade der gør det muligt - for der ville jo selvsagt være langt flere der ville kunne bruge en skærm. Vi satser på at VRs kollosale fald i pris og forbedring af kvalitet vi har set på ganske få år, fortsætter, og VR bliver standard i skoler og mange hjem. Jeg købte en Oculus Rift for 3-4 år siden, som med en kraftig nok computer kostede omkring 16000 (hvis ikke man har en stor gaming computer i forvejen med hurtigt grafikkort). De nyeste VR systemer har højere skærmopløsning, og har computeren siddende i brillen. Det er en vild udvikling, som er drevet af den enorme konkurrence på mobiltelefon området og især udvikling af energi effektive, lynhurtige processorer til bærbart udstyr. Jeg har en Oculus 2, der vel har kostet 3000, og som erstattede min Oculus Rift samt computer med et hug. Om 3-5 år, tænker jeg at VR er tilstrækkeligt udbredt til at en masse børn og voksne kan have glæde af systemet, og få - for første gang - en ægte hands on oplevelse med nanoteknologi, atomer og molekyler.

Det var et godt spørgsmål, der er noget for os at tænke over, ikke desto mindre.

  • 3
  • 0

Jeg sad faktisk den anden dag og prøvede at lave en hurtig 3D-tegning af en bygning som jeg overvejer at få opført for at få en fornemmelse af proportionerne. Jeg tror godt jeg forstår hvad du mener, for alle de programmer jeg prøvede, var overraskende bøvlede. Det endte med at jeg prøvede at bygge den i Minecraft i stedet med min søn. Lyder skørt, men virkede okay til formålet.

Hvis I lavede det med Minecraft-kontroller (wasd, dobbelt-mellemrum for at flyve, mus til at kigge rundt og interagere, og en taske til at have ting i), så tror jeg en del ville føle sig hjemme.

Uanset hvad: Fedt projekt!

  • 1
  • 0

det er en udmærket ide! Jeg tror også, at hvis det her tager fart, kan det måske være en ide at se på hvad state of the art er indenfor 2D/3D gaming, fx minecraft, som folk tilsyneladende kan bygge hvadsomhelst med. God ide.

Egentligt ville jeg allerhelst gå den modsatte vej, og tilføje "følelse" og "haptic feedback" så man kan mærke det man holder på. Det er noget man har forsket i længe - men så kommer der jo endnu mere udstyr....

Men øj, det vil være fedt! https://venturebeat.com/2019/06/30/manus-v...

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten