Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.
supermaterialer bloghoved

Virtual Reality nanoelektronik: hvad hvis jeg sætter et atom lige der?

Nanomaterialer er nøglen til mange af de teknologier vi skal leve af, og som vi skal mestre hvis vi vil klare de udfordringer verden står overfor lige nu.

Et af problemerne er at atomer, molekyler og nanostrukturer er så små at selv erfarne forskere har svært ved helt at begribe det. Vi arbejder til daglig med at opfinde og fremstille nanoelektronik, og vi ved at placering af et enkelt atom kan have stor betydning for egenskaberne. Når vi laver eksperimenter med grafen og andre nanomaterialer i virkelighedens laboratorium, ser vi ofte tegn på at den mindste grad af uorden kan have store konsekvenser. Omvendt er kontrol af de atomare strukturer også nøglen til at skræddersy egenskaberne. Det er bare uhyre kompliceret at gætte sig til lige præcis hvordan ; det er vanskeligt at udvikle en "intuition" for ting der 1 milliard gange mindre end et menneske. For at kunne forudsige hvordan struktur og virkemåde hænger sammen, har vi på DTU specialiseret os i meget effektive og avancerede beregningsmetoder, der kan levere resultater på langt kortere tid end hidtil.

Det har vi udnyttet til at lave et Virtual Reality system, hvor vi ikke bare kan sætte atomer sammen med "hænderne", men også - i realtime - lave kvanteberegninger af den elektriske strøm. Vi får instant feedback på de ændringer vi laver af nano-komponenterne.

De første 2 minutter af videon nedenfor er highlights (for de travle)... derefter forsøger Niels, Mads og mig at forklare og vise hvad det går ud på i lidt flere detaljer.

Forestil dig at du er 3 nanometer høj, og kan vælge atomer fra et stort katalog (også kaldet den periodiske tabel). Du sætter dem sammen i dit atomlaboratorium og opbygger en elektrisk komponent af kulstofatomer. Nu får du lyst til at eksperimentere med at ændre atom-strukturen. Du finder et fluor atom frem og sætter det nær kanten. Dette ændrer elektronskyen og de elektriske egenskaber. Aha. Hvad nu hvis det sidder i midten. Hvad nu hvis vi sætter flere fluoratomer på? Hvad hvis vi blander med oxygen? Efterhånden får vi opbygget en barriere, som elektronerne er nødt til at springe (tunnellere) igennem. Du kan eksperimentere, flytte rundt, studere hvad uorden gør, og hele tiden kan du se resultatet - hvordan din ledning, eller transistor, opfører sig elektrisk.

Vi arbejder nøjagtigt med dette - fluor og oxygen atomer på grafenkomponenter - på DTU for tiden, i håbet om at kunne lave bedre transistorer og sensorer. I vores VR system kan vi eksperimentere med strukturerne på en helt, helt anden måde end vi er vant til. Og tanken er at det ikke bare er os, der skal bruge VR Nanolaboratoriet.

Mads Brandbyge og jeg håber på give børn, unge og andre mulighed for at **erfare **nanoverden istedet for bare at høre om den. Det er en helt speciel oplevelse at mærke hvor hurtigt avancerede koncepter som atomer, molekyler og nanoelektronik giver mening, når man selv får fingrene i maskineriet, og vi tror at denne slags redskaber kan gøre en kæmpe forskel.

Vi har indspillet en lille film hvor vi fortæller om projektet, og Niels Pichon (som har programmeret og designet systemet) demonstrer hvor langt han er nået sammen med hjælp fra en anden dygtigt studentermedhjælper, Joachim Sødequist.

Jeg kan forestille mig at et sådant system kan blive en hjørnesten i at give børn, unge og voksne en form for intuitiv forståelse - en oplevelse - af at være budt velkommen i Nanoland, som pludselig er noget de selv kan arbejde med. Samtidigt er det vores ambition at beregningerne skal være "state of the art", og give rigtige resultater. Vi tror på at også erfarne forskere kan få meget ud af at arbejde med nanostrukturer i vores "værksted".

Der skal to ting til for at gøre de virkeligt tunge beregninger mulige: (1) supereffektive algoritmer og koder til de avancerede beregninger som de Mads Brandbyge og kolleger udvikler og (2) supercomputing on demand. Vi har allieret os med Oracle, som har givet os adgang til at bruge deres scientific cloud. På denne måde kan vi på et splitsekund påkalde relativ kraftig computerkraft med meget lav "latency", hvilket er krav for at kunne levere "real time" VR.

Vi er nu igang med at teste hvordan "ikke-eksperter" reagerer på systemet.

I første omgang vil vi gerne lave en version af systemet der kan bruges til undervisning i skoler, gymnasier og universiteter. På sigt vil vi bruge det til at vise alle jer derude (og jeres børn) at den atomare verden ikke er hverken fjendtlig eller kedelig, men både spændende og en vigtig nøgle til mange af de teknologiske løsninger, samfundet mere end nogensinde før har brug for indenfor elektronik, sensorer, biotech, energi og klima.

Kunne du selv tænke dig at prøve?

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