Fysikk og Fascinasjon

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


1 kommentar

Ting på plass!

Det viser seg at desto viktigere ting er, desto vanskeligere blir det å blogge om det. Dette har ført til uvant lite blogging i det siste. Nå er det på tide å gjøre noe med det, så her kommer en oppdatering fra labben.

I slutten av mars ble apparatet mitt levert. Labben var klar... klar nok. Ting fungerte. Det ble noen hektiske dager med foredrag, møter, middager og fikling med ting som skulle justeres og limes og tilpasses i siste liten.

Siden det var så viktig å få alt på plass før leveransen, ble det til at jeg ryddet alt annet til side en stund. Etterpå dukket alle de andre tingene opp. Derfor ble det en hektisk måned som endte i en hesblesende uke, fulgt av noen flere hektiske uker der jeg måtte gjøre alt det andre som jeg egentlig skulle ha gjort.

Det ser lovende ut!

Professor Jacob Israelachvili, SFA-ens «far», tester utstyret. Det ser lovende ut!

Apparatet «mitt» er altså et Surface Forces Apparatus, som brukes til å måle krefter mellom overflater når de er mindre enn noen hundretalls nanometer fra hverandre. Det er disse kreftene som sørger for at ting henger sammen – eller ikke henger sammen. Jeg har tenkt å bruke det til å finne ut av hva som bestemmer hvorvidt mineraler klistrer seg til hverandre, sånn at vi får solide materialer, eller dytter hverandre vekk og får ting til å sprekke opp.

I apparatet monterer vi opp to flater av ønsket materiale, 2-3 mikrometer tykt, med sølv på baksiden. Disse er limt på hver sin buede glassbit. Når overflatene er nær hverandre og vi sender hvitt lys gjennom den, oppstår det et morsomt fenomen. Det av lyset som kommer seg gjennom den første sølvflaten uten å bli reflektert tilbake til lampen, vil bli reflektert frem og tilbake mellom de to speilene. Dersom bølgelengden til dette lyset er slik at et helt antall av halve bølger får plass mellom speilene, vil lyset forsterkes ved hver refleksjon. Til slutt er det bare disse bestemte bølgelengdene som slipper gjennom, og alt annet blir sendt tilbake. Lyset som har sluppet gjennom begge overflatene sender vi inn i et spektrometer, der lys med forskjellig bølgelengde blir sendt i forskjellige retninger. Så sendes lyset til et kamera, og om vi har gjort ting riktig får vi et bilde som ser slik ut:

IMG_3901

Hipp hurra! Så er det bare å sende bildet til Matlab og beregne avstander og slikt. Jeg greier ikke forklare dette mer skikkelig i løpet av et trøtt blogginnlegg, men om dere følger bloggen videre vil det nok dukke opp flere liknende bilder i fremtiden. Når man bare har sett og hørt noe mange nok ganger, kan man begynne å synes at man forstår det. Så hold ut.

Alt har selvfølgelig ikke gått helt på skinner etter leveransen, men det kommer seg.

For eksempel: Jeg hadde tre motorer og tre kontrollkort. Hvor skal jeg sette ledningene? Jeg gav elektronikklabben kortene og det jeg kunne finne av manualer og bad dem om å putte det i en boks som jeg kunne sette ledning i og slå på, og så skulle det fungere.

Det var ikke riktig så lett. I det hele tatt. Men nå funker det, og det er bare å sette seg ned å skrive programmet for å styre motoren. Det er nok heller ikke så lett, men det kommer til å gå det også .

Den FUNKER!!

Den FUNKER!!

Det som er litt skummelt med sånne store tekniske prosjekter er at jeg synes jeg kan bli så overveldet av de praktiske tingene som skal gjøres at jeg mister målet litt av syne. Nå er vi snart der at vi kan begynne å gjøre eksperimenter. Får vi gjort noe vettugt? Legg merke til at jeg sier vi, for nå er det ikke bare jeg som skal jobbe med dette prosjektet, det er også to doktorgradsstudenter. Det er ille nok om jeg roter meg bort og ikke får til noe, men det er helt uaktuelt at jeg skal rote bort årevis av andre personers liv til å gjøre ting som ikke funker. Så det er bare nødt til å bli bra.


3 kommentarer

Labdag med munnbind

Vanligvis rusler jeg rundt i vanlig tøy på labben, men noen aktiviteter krever ekstra utstyr, og i dag var en sånn dag.

Først gjorde vi noe jeg har gruet meg til kjempelenge, og det var å kløyve glimmer.

De fleste har vel lekt med kråkesølv. Det er et slags flakete mineral som man finner i stein noen steder. Kråkesølv, eller glimmer, består faktisk av flak, eller lag, helt ned på atomnivå. Om man bare starter med store stykker, kan man, om man er forsiktig nok, trekke disse lagene fra hverandre og få store stykker som er helt atomært flate. Det er både tøft og nyttig.

Glimmerflak henger og venter på å bli dratt i. Klesklypen tok jeg med hjemmefra.

Glimmerflak henger og venter på å bli dratt i. Klesklypen tok jeg med hjemmefra.

Dessverre er det også ganske vanskelig, og det krever tålmodighet og mye flaks. Så i dag har vi kløyvd og kløyvd og kløyvd. Jeg var pessimistisk og hadde satt av tre dager til herligheten, men det klarte seg heldigvis med tre timer.

Disse glimmerflakene som skal være atomært flate må selvfølgelig også være rene. Derfor må all bearbeidingen skje inne i en spesiell arbeidsbenk der luften strømmer ned og ut etter først å ha passert gjennom et partikkelfilter.

Kløyvingen gjør at det løsner massevis av ørsmå glimmerflak som så blir blåst ut på oss. For å beskytte oss mot disse må vi bruke vernebriller og ansiktsmaske med partikkelfilter (som er klam og ubehagelig og dessuten gir merker i ansiktet som man må gå rundt med etterpå, kjempekult). I tillegg må vi ha på hansker (for å ikke møkke til prøvene) og labfrakk for å ikke bli fulle av glimmerfnuss.

Når vi har greid å lage en stor nok og flat nok bit (2-3 tusendels millimeter), skjærer vi den løs med en glødende platinumtråd.

Dagens glimmerfangst, med platinum-glimmerskjæremaskin i bakgrunnen. Og saks.

Dagens glimmerfangst, med platinum-glimmerskjæremaskin i bakgrunnen. Og saks.

Etter at denne morsomme jobben var ferdig var det tid nok til å kaste i seg en sen lunsj før vi skulle opp til rentrommet for opplæring. Neste skritt er nemlig å ta med seg glimrene våre dit for å legge et 55 nanometer tykt lag med sølv oppå. Rentrom er seriøse greier, så da var det å trekke i heldekkende støvfri dress, spesielle sko med skotrekk, hårbind, munnbind og hansker. Jeg misunner ikke de som jobber i rentrom hver dag.

Rentrom-selfie

Rentrom-selfie


1 kommentar

Det blir fint på labben!

I september ryddet jeg, En hel lab skulle gjøres klar etter en 15-20 års bruk og settes klar til nye oppgaver. Vegg ble reparert, gammelt støv vasket ut og nå har vi begynt å fylle den opp med leketøy. Det er på tide med en oppdatering.

Hovedpersonen på labben blir en SFA2000, et Surface Forces Apparatus. Selve SFA2000 har enda ikke ankommet fra USA, men siden dette er et instrument det bare finnes noen få av rundt i verden er det ikke bare å bestille en dings og sette den på bordet. Under er noen av delene jeg har kjøpt og satt opp og begynt å teste:

– optisk dempet bord (det blanke) ble hentet fra kjelleren. Sterke karer hjalp til med flyttingen. En annen hjelpsom kar fra verkstedet hjalp meg med å trekke slange fra trykkluftuttaket på veggen for å koble til bordet. Dette må man ha for at ikke eksperimentet skal ødelegges av vibrasjoner.

– Den lille dingsen med rød nese bakerst til høyre på bordet er en lampe som skal gi hvitt og helt stabilt lys.

– Optisk ditt og datt på bordet ligger og venter på ditt og datt som ikke har kommet enda. Da skal jeg montere opp linsene mine og se om jeg klarer å fokusere lyset på riktig sted.

– Den mørkeblå «kassa» oppå et lite bord oppå bordet er et spektrometer, som man bruker til å splitte lyset i alle bølgelengdene sine. På baksiden sitter et veldig fancy kamera som er vannkjølt. Jeg koblet på vannledningene i dag (blå greier som går ned til vannsirkulatoren under det hvite bordet), men den ene koblingen lekker litt fortsatt, og det går jo ikke. Bordet til spektrometeret har verkstedet laget for meg.

– PCen er selvfølgelig kjøpt inn spesielt for formålet med et par spesielle kort i seg. På den ene skjermen kan man se signalet fra spektrometeret. I tillegg kommer jeg til å skrive en del programvare for å kjøre eksperimentet og analysere data.

– labfrakk nonsjalant slengt over stolryggen, såklart.

IMG_3778

Rett ovenfor bordet til SFA-en har vi satt en AFM, som er et Atomic Force Microscope. Den skal vi bruke til å avbilde overflater på nanoskala. Denne har ikke jeg kjøpt, men det var ingen som brukte den, så jeg hentet den opp fra kjelleren. Blytungt betongfundament + steinplate (for å unngå vibrasjoner) fant jeg på en annen lab.

Selve AFM-en er liten og nett (den røde og svarte lille sylinderen), men den har en kontrollboks (hvit greie under benken) som er ganske stor.

IMG_3779

Mikroskop er også fint å ha. Dette fant jeg i 4. etasje, det ble kjøpt til et annet prosjekt for mange år siden og var nå stort sett ubrukt. Her er eksperiment in action (det står IKKE RØR på den grønne lappen, veldig viktig). Kameraet på mikroskopet er programmert til å ta bilder med jevne mellomrom, som man så kan sette sammen til en film.

IMG_3780

Her har vi kjemibenken, med pH-og ioneprobe som er koblet til datamaskin, presis labvekt, et nytt rørestativ og ymse annet stæsj.

Stolen er visst litt skral.

IMG_3781

I dette hjørnet har vi fått inn en LAF, altså en Laminar Airflow Bench. Da den ble levert var jeg ganske engstelig for om den skulle komme seg inn gjennom døren. Det gikk såvidt, men ikke uten at jeg måtte mobilisere folk for å flytte noen enorme skap fra gangen på veldig kort varsel. Nå står den der og går nok ingen steder med det første.

LAF-benken trekker inn luft gjennom et partikkelfilter i toppen og slipper den ned i luftstrøm uten turbulens, slik at ingen støvkorn fra utsiden kan bli trukket inn i arbeidsbenken. Denne skal vi bruke til å jobbe med veldig rene ting, både for å gjøre klar overflater til SFA-eksperimenter, og til å lage mikrofluidikk-celler som brukes på labbene i kjelleren. Den er ikke helt klar ennå, for verkstedet skal montere en spin-coater og en varmeplate med avtrekk i den ene enden.

IMG_3782

Det som er ekstra hyggelig er at det ikke bare er meg på labben lengre. Nå er vi fire stykker som er inn og ut og driver med ymse ting her. Ikke bare er det trivelig med folk, men det gjør jo også at ting blir gjort både fortere og bedre enn om jeg skulle ha drevet med alt helt selv. I morgen kommer en rørlegger som skal legge opp rør til nitrogen. Det er ofte kjekt å kunne blåse litt med nitrogen så det skal vi kunne gjøre fire forskjellige steder i rommet.

Se så fint det blir!

IMG_3783


2 kommentarer

Det er lurt å kunne programmere

Min spesialitet som forsker er at jeg gjør eksperimenter. Det betyr ikke at det er det eneste jeg gjør, for jeg har også publisert resultater av simuleringer, teoretisk arbeid og til og med feltarbeid. Men det betyr at jeg har bedre trening i det å gjøre eksperimenter enn mange andre, og at det er mange andre som er bedre til å løse ligninger og å skrive dataprogrammer enn det jeg er. Siden man gjerne oppnår mest når alle får gjøre det de er best til, holder jeg meg gjerne til eksperimentene.

Men eksperimentelt arbeid består slett ikke bare i å stå på labben og skru sammen ting og måle det ene og det andre. Man må også kunne bruke måleresultatene til noe. Når man har samlet en lang liste med data, kan man for eksempel lime dataene inn i et regneark, legge inn formler og plotte og lese av verdier til man får det man er ute etter.

Data.

Data.

Det fungerer helt fint, men jeg blir fryktelig lei av å klikke på filer og markere og kopiere og lime etterhvert. Alt for mye klikking.

Her kommer programmeringen inn. Om man bare kan de rette triksene, kan man skrive et program som gjør at datamaskinen selv kan åpne filer, kopiere inn tall, gjøre utregninger og lagre det som skal lagres. Ett trykk og vips (eller, mens du drikker en kopp kaffe) kommer resultatene ut helt av seg selv.

3890. Matlab fant svaret.

3890. Matlab fant svaret.

Ikke nok med det: Datamaskinen blir ikke sliten av av utregninger som er lange og kompliserte og som kanskje må gjøres en million ganger for å komme fram til svaret. Der man før i tiden måtte bruke forenklinger, for å i det hele tatt å ha muligheten til å komme fram til et svar, kan man nå helt uten anstrengelse få datamaskinen til å regne ut den eksakte løsningen.

Om man kan programmere så kan man altså ikke bare spare seg for enormt mye kjedelig arbeid i dataanalysen, man kan også få enda mer eksakte svar enn om man skulle gjøre analysen på gamlemåten.

Det kan kanskje virke rart, men de fleste som blir trent opp i eksperimentell fysikk, kjemi eller noen av de andre naturvitenskapene rundt omkring i verden ikke spesielt mye programmering. Her har studentene i Oslo en kjempefordel, siden de lærer å bruke programmering som verktøy helt fra første semester. Dessverre gjør visst dette at alle studentene vil drive med fysikk foran en datamaskin, istedenfor å leke med virkelige ting på laboratoriet. Det tror jeg vi bør gjøre noe med, men jeg vet ikke helt hva.

Instituttet har laget en fin liten video om databeregningene i utdanningen. Kommende fysikkstudenter: se og bli inspirert!


Legg igjen en kommentar

Nå blir det is!

IMG_3708.JPGOg ikke bare på vannet (selv om det er fantastisk nok igjen, jeg har nye skøyter jeg ikke har fått prøvd ennå) men også i labben! Vi går fikk vi nemlig den gledelige nyheten om at et av de fem nye «endringsmiljøene» som fakultetet skal gi penger til de neste årene er EarthFlows. Dette er et samarbeid mellom flere av mine gode kolleger fra Physics of Geological Processes, samt noen nye fra matematisk institutt og andre deler av geofag, og det beskrives slik på fakultetets hjemmeside:

Prosjektet handler om å lære mer om grenseoverflaten mellom væske og fast stoff som for eksempel jord – i ulike geologiske prosesser på jorda. Det er snakk om vann i alle former, gasser rundt jorda, magma, isbreer, stein med mere. I arbeidet tas blant annet i bruk satellittdata, bølgedata, samt studier at erosjonslinjer.

Min del av det hele er i et prosjekt der vi skal ansette en stipendiat til å studere frostsprengning – altså hvordan det kan ha seg at is åpner sprekker i stein. Dette er selvfølgelig viktig her i Norge, men forbløffende dårlig forstått. Jeg synes is er kjempekult og har lenge hatt lyst på en unnskyldning til til å jobbe med det. Og nå har jeg det! Hipp hurra! Følg med alle vordende issprengningsdoktorer, en gang på nyåret blir det mulig å søke jobb på dette fine prosjektet.

IMG_3710.JPG


2 kommentarer

Krystallmagi

I dag har mye av tiden på jobb gått med på å diskutere hvorfor krystaller oppfører seg slik de gjør. Krystaller er fantastiske saker, og vi har flere stipendiater i gruppen som prøver å forstå dem enda litt bedre, både med datasimuleringer og med eksperimenter der vi ser krystaller som vokser i små mikrokanaler i et mikroskop.

Jeg har også nettopp vært nordpå og truffets årets første nysnø. Som en forsmak til den kalde, fine tida, og som et glimt inn i krystallenes magiske verden, vil jeg derfor dele denne nydelige snøflak-filmen med dere.

Tenk at det er dette som foregår inne i skyene.


4 kommentarer

Jeg rydder og gjør i stand

Sted med potensial.

Her blir det bra.

Jeg har i løpet av de siste månedene bestilt utstyr for omtrent 1,5 millioner kroner (og har fortsatt nesten en halv million igjen på budsjettet). Når disse tingene etterhvert begynner å dukke opp må de ha et sted å bo, og derfor holder jeg nå på med å klargjøre min nye, flotte (den blir flott) lab. I dag har jeg og en labkollega ryddet ut absolutt alt som hadde hopet seg opp i denne labben i løpet av de siste, tja, minst 15 årene.

Enkelte ting er litt morsomme å finne. Som: En slags veldig stor bærbar printer, fra 1994, tilsynelatende ubrukt. Består av to meterlange armer som på en eller annen måte skal bevege seg og et slags pennholder på en programmert måte, for å tegne mønstre på et ark. Nå er dette litt utdatert. Vi lurer på om vi skal legge den ut på ebay. Kanskje man kunne bruke den til kunst? Noen som har lyst på?

Eller hva med en kaffekopp med centimeterstore krystaller av en ukjent substans i bunn? Noe fargeløst som jeg er temmelig sikker på at ikke er sukker:
IMG_3526IMG_3527

Nå skal rommet vaskes og skures fra topp til tå, og forhåpentligvis får jeg fikset opp en gammel vannskade så jeg slipper å få biter av murpuss i eksperimentene mine, og så er det bare å sette i gang med å flytte inn utstyr. Jeg har flere esker som står og venter på å bli åpnet. Det blir stas! Hoveddelen av instrumentet blir levert rundt jul, og da håper jeg at alt annet står klart.

De siste dagene har det også dukket opp penger til å ansette ikke bare en, men to doktorgradsstipendiater som skal jobbe med det nye utstyret sammen med meg. Hurra! Så en annen viktig ting jeg må få til de neste ukene er å månedene er å få tak i to dyktige personer til stillingene. Jeg har hørt det ikke er lett. Tips om engasjerte, tålmodige, nysgjerrige og hyggelige kandidater mottas med takk.