Titus van Erp & Øivind Wilhelmsen

Titus van Erp er førsteamanuensis ved Institutt for kjemi ved NTNU. Han tilhører forskningsgruppen for molekylær simulering av komplekse systemer.

Øivind Wilhelmsen var stipendiat ved samme institutt. Han forsket på blant annet termodynamikk.

Titus' ansattprofil med kontaktinformasjon

Nanoforskning møter Gullivers reiser
        
27
  27. februar, 2015
        


Bilde fra 20th Century Fox. Gullivers reiser, med Jack Black in i hovedrollen. Her er han på øya Lilleputt.

Bilde fra 20th Century Fox. Gullivers reiser, med Jack Black in i hovedrollen. Her er han på øya Lilleputt.

Eggdiskusjoner skaper krig:
I Jonathan Swift’s berømte bok fra 1726, og fra filmen fra 2010, blir den skipbrudne Gulliver skylt i land på øyen «Lilleputt», hvor det bor veldig små folk. Det viser seg at disse folkene er i krig med hverandre for noe så absurd som hvilken side man skal åpne et kokt egg fra.

En del av befolkningen mener at den eneste riktige enden for å åpne eggene er den tykkeste enden, mens den andre delen mener den tynneste enden må åpnes først. Gulliver er sjokkert over dette, siden eggene er så små at en knapt kan se forskjellen. Men for smaken spiller det vel ikke noen rolle hvilken side man åpner eggene fra, eller gjør det? Swift brukte denne egg-krangelen som en metafor for å kritisere de politiske konfliktene mellom Katolikker og Protestanter på den tiden.

Hvor usannsynlig er egentlig denne historien?

Ny kunnskap om objekter på nanonivå
Vi har utviklet en metode basert på molekylære simuleringer og teori. Denne metoden gjør det mulig å forutsi hvordan transport av varme og masse skjer gjennom krummede overflater på nanonivå. Mens krumning stort sett er av liten betydningen for transport over overflaten av større objekter, er situasjonen en helt annen på nanonivå.

Transport over overflatene av nano-bobler, og nano-dråper er veldig avhengig av deres form og størrelse. Mine kolleger og jeg har klart å regne ut hvordan transporten forandrer seg, og distribueres over overflaten for slike nano-objekter. Resultatet av arbeidet vårt ble nettopp publisert i det prestisjetunge tidsskriftet, «Physical Review Letters». I artikkelen vises eksempler som en flat sfæroidisk dråpe, en lang og flat sfæroidisk boble, og en toroidisk boble.

Disse geometriske objektene ligner på henholdsvis en «mentos», en rugbyball og en smultring. Kunnskapen man kan få fra denne metoden er veldig viktig. Den gjør det blant annet  mulig å forstå formen til små snøflak, eller hvordan gassbobler vokser, siden de som regel starter bare noen nanometer store. Metoden gjør det mulig å regne ut nye design i nanoteknologi, for å gi nano-objekter de ønskede egenskapene. For eksempel kan metoden anvendes i utviklingen av nye varmedioder og varmetransistorer for bruk i framtidens datamaskiner.

Når utseendet teller
Tilbake til historien om Gulliver i Lilleputt-land. Var grunnen til krigen i Lilleputt virkelig så absurd som man kan se for seg? Det stemmer, som Gullivers mente, at det spiller liten rolle hvilken ende man åpner egget fra, når eggene har vanlig størrelse, men siden eggene i Lilleputt-land er veldig små, kan man muligens forvente forskjellig varmetilstrømning gjennom de to sidene av egget når det kokes.

I følge vår metode, vil man kunne forvente for små nok egg, at den smaleste siden av egget blir hardkokt og den bredeste siden blir bløtkokt. Dette betyr at hvis egget bare var noen nanometer stort, ville det bety noe for smaken hvilken ende man åpnet eggene fra, i alle fall for den for den første biten. Og for å være helt ærlige betyr det jo faktisk litt hva man starter måltidet med, det er for eksempel sjeldent lurt å starte med dessert.

Dette er kanskje ikke nok for å starte en krig, slik som i Lilleputt-land, men likevel ikke så absurd som Gulliver først trodde.

eggillustrasjon_owilhelmsen

 

Blogginnlegget er skrevet av Titus van Erp i samarbeid med Øivind Wilhelmsen