8 danske succeshistorier

Transkript

1 8 danske T E K N I S K - V I D E N S K A B E L I G F O R S K N I N G succeshistorier Statens Teknisk-Videnskabelige Forskningsråd

2 Små rør med N A N O T E K N O L O G I stor betydning Siliciumteknologien, der for alvor førte os over i informationssamfundet, er ved at have nået sine grænser. Alligevel er der intet, som tyder på, at IT-revolutionen er slut. Ny forskning i særlige molekyler, kulstof-nanorør, kan danne grundlag for at opnå endnu mere regnekraft på endnu mindre plads. Samtidig finder forskerne frem til nye, spændende fænomener i de ultrasmå komponenter. 12 AF PIA JØRNØ, VIDENSKABSJOURNALIST De små siliciumchips, processorerne, der udgør hjernen i vores computere, kan ikke gøres meget mere kompakte, end de er i dag: På en enkelt chip sidder der adskillige millioner bittesmå transistorer elektriske komponenter, som hver udgør en bit i computeren, dvs. en simpel regneenhed, der kan indstilles som enten 0 eller 1. Men en række forskergrupper arbejder med alternativer til siliciumteknologien. De forsker i transistorer bestående af kun nogle få molekyler. Det kan føre til endnu mere kompakte processorer og dermed stærkere og mere effektive computere. Transistorer af nanorør I NanoScience Centret på H.C. Ørsted Instituttet ved Københavns Universitet er det lykkedes Jesper Nygård og hans kolleger at udvikle en transistor, hvor den aktive del består af ét molekyle, et såkaldt kulstof-nanorør. Nanorøret er et tyndt rørformet molekyle dannet af kulstofatomer. Det ligner nærmest en cylinder af hønsenet, blot har det kun en diameter på cirka >

3 Jeg godt lide den korte afstand, der er mellem student og forsker inden for mit felt. Som studerende er det let at komme med i den rigtige forskning, hvis man vil. Det skete for mig, da jeg læste, og i dag samarbejder jeg med flere studerende om nanorørsforskningen. I løbet af studiet opdagede jeg desuden, at fysik er et meget internationalt fag. Efter at have læst i to-tre år havde jeg tilstrækkelig viden til at tage til konferencer og korte ophold på udenlandske laboratorier det var ikke svært at få støtte fra fonde o.lign. til det formål, fortæller Jesper Nygård, der her ses med en model af et nanorør. 13

4 14 > en nanometer, dvs. en milliontedel millimeter, fortæller den 31-årige lektor. Til sammenligning måler en siliciumtransistor omkring en mikrometer, dvs. en tusinddel af en millimeter. Mere effektive computere Det er måske Jesper Nygårds forskning, som bliver grundlaget for at udvikle nye, superkompakte processorer: Vi har opdaget, at nanorørstransistoren kan styres, dvs. skifte mellem 0 og 1, ved at flytte rundt på kun én enkelt elektron. Det udgør den mindste strøm, der overhovedet kan eksistere. Styresignalerne i de traditionelle siliciumtransistorer er flere tusind gange større, fortsætter Jesper Nygård. Det betyder igen, at den varme, der vil afsættes i komponenterne, bliver meget mindre i nanorørstransistoren end i siliciumtransistoren. Og det er væsentligt, for jo mindre varme der afsættes, desto tættere kan transistorerne sidde uden at blive overophedede. Nanorørstransistorernes minimale størrelse og den lave varmeudvikling giver håb om, at afstanden mellem komponenterne kan gøres meget, meget mindre. Det vil give en væsentlig reduktion af den tid, det tager at sende strømsignaler mellem hver komponent. Eller sagt på en anden måde: flere transistorer på mindre plads giver hurtigere og mere effektive beregninger, det vil sige mere intelligente computere. Nye og hidtil ukendte egenskaber Jesper Nygård understreger, at nanorørene ikke bare opfører sig som miniudgaver af større genstande. Derimod opdager forskerne nye og hidtil ukendte egenskaber og fænomener hos de ultrasmå komponenter. Vi er blandt andet i færd med at undersøge, hvad der sker i forbindelse med fænomenet spin. Vi er i stand til at sende elektroner langs nanorøret fra en magnetisk elektrode. De har alle den samme magnetiske retning, spin, når de starter fra elektroden. Hvis vi kan få dem til at bevare det samme spin efter turen langs nanorøret, kan det skabe grundlag for at udnytte magnetisme i fremtidige nanorørskomponenter. Det nyeste, forskergruppen har udnyttet, er, at man kan få kulstof 60- molekyler nogle særlige fodboldformede molekyler til at vandre ind i nanorørene og lægge sig til rette som perler på en snor. Forskerne anvender en særlig udgave af fodboldmolekylerne, hvor der er placeret et magnetisk atom inden i. Kombinationen af nanorør og fodboldmolekylerne med det magnetiske atom kan meget vel udvise nogle helt nye, interessante elektriske egenskaber. I øvrigt er nanorørene utroligt stærke, og hvem ved: måske kan de en

5 B L Å B O G dag bruges til at bygge den elevator op til rummet, som science fiction-forfatteren Arthur C. Clarke beskrev i bogen The Fountains of Paradise. Spændende forskerjob og fritid Jesper Nygård er meget entusiastisk, når han fortæller om sin forskning i nanorørene, og han indrømmer, at arbejdstiden ikke altid holder sig inden for de 37 timer om ugen. Det tager jo tid at lave disse ting, og det er ukendt land. Men man bliver grebet af sin forskning, og det kan være svært at begrænse sig. Jeg kan også godt lide fleksibiliteten i mit job. Man er sin egen herre og bestemmer selv, i hvilken retning man skal gå selvfølgelig i samarbejde med kolleger og studerende, fortæller han. På trods af arbejdsiveren er det bestemt ikke kun forskningen, der dominerer Jesper Nygårds hverdag. Han benytter ofte de mange muligheder for biografture, koncerter mv., der findes i København. Og et par gange om ugen bestiger han det 10 meter høje klatretårn, man kan se fra hans kontorvindue, og som tilhører Institut for Idræt på Københavns Universitet. Det at være udendørs og fysisk aktiv er en god modvægt til mit forholdsvis stillesiddende arbejde, siger han. Jesper Nygård, født i Bachelor i matematik og fysik fra Københavns Universitet i studieophold ved Grenoble High Magnetic Field Laboratory cand.scient. i fysik fra Københavns Universitet. Ph.d. fra Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet i 2000, derefter adjunkt og fra 2003 lektor samme sted. Fire måneder ved University of California i Berkeley under ph.d.-studierne, og efter ph.d.-graden et halvt år ved Harvard Universitet i Boston, USA, for at måle på nanorørene og studere nye fremstillingsteknikker. Under opholdet i Grenoble gik en del af fritiden med skiløb, ligesom han efter kandidateksamen tog en vintersæson som skiguide i Alperne. Siden er det blevet til flere ski-, klatre- og vandreture i Alperne og i Skandinavien. Bor i København sammen med cand.scient. Cathrine Frandsen. Kontakt Lektor, ph.d. Jesper Nygård NanoScience Centret Niels Bohr Institutet for Astronomi, Fysik og Geofysik H.C. Ørsted Instituttet Københavns Universitet Tlf: nygard@nbi.dk 15