Greppa nanovärlden

Står nanorevolutionen inför dörren? Kanske. Forskaren Konrad Schönborn arbetar med att utveckla visuella världar som ska få allmänhet och skolelever att förstå risker och fördelar med tekniken.

Visualisering-nanoFoto: Thor BalkhedNanopartiklar återfinner man i tusentals produkter som sängkläder solkräm, målarfärg och smörjmedel. Nano finns runtomkring oss och skapas både av människan och naturen. Exempelvis har fjärilen nanostrukturer i sina blänkande vingar och snäckan i sitt pärlemoskal. Nano har alltid funnits, men människan har inte lärt sig att använda sig av det förrän nu. Vissa menar därför att vi har en nanorevolution framför oss.

– När jag har frågat skolklasser vad nano är blir svaret ofta ”något väldigt litet”. Vi vill fördjupa den kunskapen. Den här generationen kommer att ha nanotekniken i sin vardag och det är de som ska arbeta med den här tekniken, säger Konrad Schönborn, forskare vid institutionen för teknik och naturvetenskap vid Linköpings universitet.

Att nano är något obegripligt smått har eleverna rätt i. Ordet kommer från grekiskans nanos som betyder dvärg. Men att förstå exakt hur litet är svårt. Detta vill Konrad Schönborn ändra på. Tillsammans med kollegorna Gunnar Höst och Karljohan Lundin Palmerius forskar han om hur nanovetenskap kan göras tillgängligt för skolelever, och lösningen stavas visualisering.

Att hålla i en miljondels millimeter

Konrad Schönborns kontor ligger högst upp i Visualiseringscenter C, ett Science Center, mitt i Norrköping. Här har han och kollegorna goda möjligheter att testa sina visualiseringsidéer på besökare och skolklasser.

Det trion har gjort är att de utvecklat en virtuell verklighet där du kan gripa efter nanorör med händerna, som om de fanns framför dig. Ett nanorör är en stor kolmolekyl som utseendemässigt har likheter med ett ihoprullat hönsnät. Skillnaden är att storleken mäts i miljondels millimeter. Men genom att eleverna i den virtuella verkligheten får upplevelsen av att gripa efter och flytta förstorade nanorör skapas en förståelse av vad de är och kan användas till.

– Eleverna står, med 3D-glasögon på, framför en 3D-tv där de kan se både nanorör och sig själva. Genom olika scenarier kan de sedan greppa nanorören och få en känsla för om tuberna dras till varandra, eller om de reagerar på annat sätt. Vår forskning har visat att genom att använda kroppen ihop med systemet får eleverna en känsla av att de greppar nanorören på riktigt. Det ökar förståelsen för hur de här pyttesmå partiklarna reagerar, säger Konrad Schönborn.

Ett av scenarierna handlar om hur nano kan användas vid behandling av cancer. På 3D-tvn framför sig kan en elev se hur det går till när tuber som modifierats för att bli “målsökande” och efter hand ansamlas på en cancercell.

– Nanopartiklar inom medicin kan bli ett väldigt stort användningsområde. Vid strålning exempelvis, kan man med hjälp av partiklarna styra så att bara cancertumören blir behandlad, och undviker på så sätt andra skador, säger Konrad Schönborn.

Utmaningar och risker med nano

En av orsakerna till att nanovetenskap, enligt Konrad Schönborn, är viktig att förmedla i skolan är för att nanosamhället redan är här – och med det krävs kunskap så att eleverna kan lära sig se både potentialen i nanotekniken och dess risker. För allt är inte positivt. Nanotekniken må erbjuda science fiction-liknande lösningar, men det finns även en baksida. Tekniken ser i framtiden ut att kunna användas framgångsrikt inom medicin, men nanorör har vid försök på möss också orsakat lungskador, liknande asbest.

–Eleverna behöver vad som kallas ”nano literacy”, det vill säga en tillräcklig förståelse för att kunna ta ställning till nanoteknikens användning och roll i samhället.

I USA finns ämnet på schemat i vissa grundskolor. Att få in nanoteknik i svensk undervisning kan dock bli en utmaning, tror Konrad Schönborn. Han menar att ett bra sätt för lärare att få med nanotekniken är att lyfta fram de många kopplingar till nano som finns inom biologi, kemi och fysik, men att det kan bli en utmaning för lärarna som behöver sätta sig in i ett delvis nytt område.

–Forskning har visat att det kan vara svårt för lärare att kommunicera nanoskalans relativa storlek och att de fysikaliska lagarna yttrar sig annorlunda i nanovärlden jämfört med vår upplevelse i vardagen. Men, det är ju där vår forskning med visualisering kommer in som hjälp.

I välrenommerad tidskrift

Den vetenskapliga tidskriften nanotoday har publicerat Konrad Schönborns, Gunnar Hösts och Karljohan Lundin Palmerius artikel om nanoutbildning i skolan, något som är ytterst ovanligt. Det är sällan rena fysik-, kemi- och biologitidskrifter är villiga att ta in artiklar som rör undervisning om det ämne som den vetenskapliga tidskriften handlar om. Istället brukar denna typ av artiklar vara hänvisade till tidskrifter inom didaktik, som få naturvetare läser.

–Nanotoday avböjde först. Men efter att vi publicerat i en utbildningsvetenskaplig tidskrift först, ändrade de sig. Jag tycker publiceringen visar på angelägenheten i vårt ämne. Nu gäller det bara att få in det på schemat också, skrattar Konrad Schönborn.

Se videoklipp om hur det går till att greppa nanorör:




Artikeln:
Nano education with interactive visualization, Konrad Schönborn, Gunnar Höst och Karljohan Lundin (2016), Nanotoday, doi:10.1016/j.nantod.2015.10.006

Bild: I forskarnas system för virtuell verklighet upplever användaren en simulerad nanovärld och interagerar via handgester med kolnanorör som flyter framför skärmen. På bilden forskaren Karljohan Lundin Palmerius. Fotograf Thor Balkhed