Selvlaget spektrofotometer, vinnerprosjekt Unge Forskere
Olivia lagde et spektrofotometer ved hjelp av et mobilkamera, en datamaskin og noen billige deler. Hun sammenlignet så det selvlagde apparatet med en kommersiell utgave.
Navn: Olivia Margrethe Lynch
Skole: Oslo by Steinerskole
Pris: 1. pris i naturvitenskap og teknologi i 2017
Spesialpriser: European Contest for Young Scientists og Stockholm International Youth Science Seminar
Juryens begrunnelse
Kandidaten beskriver her prinsippene bak målemetoden spektroskopi. Hun beskriver også hvordan hun helt konkret går fram for å lage sitt eget spektrofotometer ved hjelp av en lysdiode som lyskilde, et diffraksjonsgitter for å spre lyset, et mobilkamera for å registrere spektra og et dataprogram som dechiffrerer transmisjonsspekteret. Arbeidet er inspirert av innovativ forskning der man bruker smarttelefoner til å dokumentere spektra som igjen blir dechiffrerte ved hjelp av enkle dataprogrammer med åpen kildekode.
Både problemstillingen og motivasjonen for å gjennomføre prosjektet er veldig godt beskrevet. Prinsippene bak spektrofotometri blir i tillegg forklart på en helt utmerket måte. Resultatene er oversiktlig presentert. Diskusjonen og konklusjonen vitner om at det står en reflektert eksperimentalist og forfatter bak arbeidet. Framstillingen er av god akademisk standard. Juryen har derfor enstemmig bestemt at arbeidet skal premieres med en 1. pris.
Spektrofotometri er bruken av lys til å bestemme konsentrasjonen i en hvilken som helst løsning. Spektrofotometeret har blitt mye brukt til kvantitativ analyse i områder som for eksempel kjemi, biologi og biokjemi, der det blant annet er blitt brukt til å bestemme enzymkatalyserte reaksjoner og til å undersøke blod og vev i klinisk diagnostikk.
Disse instrumentene er ikke lenger bare tilgjengelige for store forskningslaboratorier, men er blitt enkle nok til at de kan anvendes av elever i undervisning. Mange av instrumentene er faktisk blitt så enkle å bruke at alt arbeidet er redusert til å trykke på en virtuell knapp. Det følger imidlertid også negative konsekvenser med disse fremskrittene. Hensikten med bruken av spektrofotometer i skolen er at elever skal få en dypere forståelse for prinsippene bak instrumentet og forstå hvorfor det fungerer. Faren ved disse nye instrumentene er at elever utfører forsøk uten å fatte teorien bak, da det blir for abstrakt. Et spektrofotometer kan koste flere tusen kroner, men ved hjelp av et mobilkamera, en datamaskin og et par billige deler, kan et muligens tilsvarende bra apparat lages.
Forsøket går ut på å sammenligne et selvlaget spektrofotometer med et kommersielt spektrofotometer. De blir testet på flere områder for å finne der de ulike fungerer best. Den første sammenligningen gjøres ved å lage fortynningsrekker av nitrittløsning med Saltzmanns reagens som indikator, og måle absorptansene til prøveløsningene med begge spektrofotometrene. Den andre sammenligningen gjøres ved å ekstrahere klorofyll fra spinatblader og sammenligne nøyaktigheten på kurvene som oppstår.
Et helt grunnleggende spektrofotometer består av tre deler; en lyskilde, en monokromator og et fotometer. Dette selvlagde spektrofotometeret er laget ved å dekomponere det klassiske oppsettet. Lyskilden er en LED-diode som sender lys gjennom en kyvette med prøveløsning i et helt mørkt rom. Lyset dioden sender ut ses på gjennom et diffraksjonsgitter som skiller ut lysspekteret fra lysstrålen. I det klassiske oppsettet så sendes kun en spesifikk bølgelengde til fotocellen, da bølgelengden er blitt isolert gjennom en spalt, mens i denne varianten så blir hele det synlige spekteret fotografert. Fotografiet er deretter overført til et dataprogram som registrerer lysintensiteten de ulike bølgelengdene i spekteret ved å se på pikslene i bildet.
Det resultatene viste var at i de kvantitative forsøkene med fortynningsrekkene, klarte ikke det selvlagde spektrofotometeret å fremstille gode nok resultater til å kunne lage en like presis kalibreringskurve som det kommersielle spektrofotometeret. Når det gjaldt forsøkene med klorofyll, klarte derimot det selvlagde sprektrofotometeret å produsere enda tydeligere resultater enn det kommersielle.
Basert på forsøkene som er blitt gjort kan det derfor konkluderes at det er mulig å fremstille like nøyaktige resultater med et selvlaget spektrofotometer som med et kommersielt, men at et kommersielt spektrofotometer er mer anvendelig og kan gi gode resultater i situasjoner der et selvlaget ikke kan.
Meldinger ved utskriftstidspunkt 19. april 2024, kl. 05:55 CEST