Energiankäyttö tehostuu, kun nano tekee aurinkopaneeleista halvempia, akuista tiheämpiä ja valaisimista kylmempiä.

Teksti: Marko HamiloEnergiankäyttö tehostuu, kun nano tekee aurinkopaneeleista halvempia, akuista tiheämpiä ja valaisimista kylmempiä.

Julkaistu Tiede -lehdessä 11/2010

Auringonvalosta on perinteisesti voinut tehdä sähköä joko tehokkaasti tai halvalla. Aurinkopaneelit, jotka muuttavat neliömetrille tulevaa auringonvaloa sähköksi hyvällä hyötysuhteella, ovat kalliita. Uudet, halpoihin valmistustekniikoihin perustuvat kennot taas saavat auringon energiasta hyödynnettyä yleensä vain alle kymmenen prosenttia.Nanotekniikan avulla on mahdollista valmistaa aurinkokennoja, joissa tehokkuus yhdistyy edullisiin valmistuskustannuksiin, sanoo Yhdysvaltain uusiutuvan energian laboratorion (NREL) tutkija Arthur Nozik. Hän puhui aiheesta alkuvuodesta Yhdysvaltain tiedeviikolla San Diegossa.Nozik pyrkii siihen, että kolmannen sukupolven aurinkokennoilla voisi tuottaa jo vuonna 2015 sähköä viidellä sentillä kilowattitunti. Aurinkosähkö alkaisi silloin kilpailla fossiilisten energialähteiden kanssa.Nozikin mukaan yksi tällainen kolmannen sukupolven ratkaisu olisivat nanokiteet eli niin sanotut kvanttipisteet. Niiden avulla yhdestä fotonista voidaan saada kaksi elektronia, kun nykyään saadaan vain yksi elektroni fotonia kohti. Tällaiset aurinkokennot hyödyntävät laajemman spektrin auringonvalosta kuin perinteiset aurinkopaneelit. Lisäksi nanokiteitä on helppo valmistaa.Toistaiseksi nanokidekennojen teho on aivan liian pieni, mutta parhaimmillaan hyötysuhde – eli kuinka paljon auringonvalosta olisi parhaimmillaan muutettavissa sähköksi – voisi nanokiteillä nousta jopa 65 prosenttiin, Nozik väittää. Parhailla piipaneeleilla hyötysuhde on vain 33 prosenttia.Nanokidekennot voi myös valmistaa joustaviksi. Paneeleja voi kääriä rullalle, jolla voi vaikka päällystää telttakankaan tai rinkan.

Akku vetää kymmenkertaisesti

Nanoteknologialla tulee olemaan suuri merkitys paitsi sähkön tuotannossa myös sen varastoinnissa ja käytössä. Yhdysvaltain tiedeviikolla puhuneen Stanfordin yliopiston energiatutkijan Yi Cuin mukaan nanolanka-akut voivat parhaimmillaan mullistaa sähkön varastoimisen.Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa kehitetty, nanokokoisiin piilankoihin perustuva uudenlainen akku kykenee varastoimaan jopa kymmenkertaisen määrän energiaa verrattuna samankokoiseen tavalliseen litiumakkuun. Ja modernit litiumakutkin varastoivat sähköä sentään nelisen kertaa enemmän kuin autojen lyijyakut.Litiumioniakkuun mahtuu enemmän litiumia ja sen ansiosta enemmän energiaa, jos anodi valmistetaan piistä eikä hiilestä kuten yleensä on tapana. Tämä tapahtuu kuitenkin kestävyyden kustannuksella. Pii paisuu, kun se sitoo litiumioneja. Kun se luovuttaa ioneja, se kutistuu. Anodin rakenne ei kestä tällaista vaihtelua pitkään.Stanfordin yliopiston tutkijat kiersivät ongelman valmistamalla anodin ruostumattomasta teräksestä, jonka päälle he kasvattivat piistä nanokokoisia lankoja. Ne pysyivät koossa lukuisien kutistumis- ja paisumisvaiheiden ajan. Paitsi että akusta saatiin näin pienempi ja kevyempi, tekniikka mahdollistaa akun nopean latauksen ja purkamisen.Kymmenkertainen energiatiheys onnistui vain ensimmäisellä latauksella. Sen jälkeen akkuun mahtui varausta kahdeksankertaisesti tavalliseen litiumakkuun verrattuna. Tämä parannus perustui pelkästään akun anodin kehittämiseen. Cuin mukaan katodia parantamalla energiatiheys voisi kasvaa entisestään.Nanolanka-akkujen kaupallistuminen kestää muutamia vuosia. Cui uskoo, että ladattua wattituntia kohden nanolanka-akut maksaisivat saman verran kuin perinteiset litium­ioniakut.Kymmenkertainen energiatiheys mahdollistaisi esimerkiksi kannettavat tietokoneet, joita voisi käyttää päivätolkulla lataamatta. Lähemmäksi todellisuutta tulisi myös haave sähköautosta, jota voisi ajaa lataamatta yhtä pitkiä matkoja kuin bensa-autoja tankkaamatta.

Spottivalaisusta muotia

Nykyään 75–95 prosenttia valaistukseen käytetystä sähköstä menee hukkaan lämpönä, joka kuumissa maissa pitää vielä jäähdyttää energiaa kuluttavilla laitteilla. Euroopassa on haluttu edistää viileämpien energiansäästölamppujen yleistymistä kieltämällä hehkulamppujen myynti. Kestävä ratkaisu löytyy kuitenkin erilaisista led-valaisimista, uskoo tiedeviikolla puhunut nanotutkija Julia Phillips Sandian laboratorioista.Yhdysvalloissa valaistus syö 22 prosenttia koko maan sähkönkulutuksesta, Phillips muistutti. Nanoteknologia voi auttaa valmistamaan piipohjaisten ja orgaanisten ledien ohella aivan uudenlaisia ratkaisuja kotien ja toimistojen valaisemiseen. Tällaisia voivat olla esimerkiksi valaisevat nanolangat tai nano­kiteet.Phillipsin mukaan ledit ja aivan uudet nanovalaisimet korvaavat nykyiset valaistusratkaisut parissakymmenessä vuodessa ja vähintään puolittavat valaistuksen sähkönkulutuksen.Nyt monet kodinsisustajat vielä yrittävät imitoida energiansäästölampuillakin perinteisen hehkulampun lämmintä ja yleensä melko kohdentamatonta valoa. Phillips uskoo, että led-valaistuksen vallankumous ei jää vain energiansäästöön. Kotien ja muiden sisätilojen valaisemiseen liittyvät esteettiset käsitykset saattavat muuttua myös. Pieniä led-valaisimia voi helposti sijoittaa huoneessa minne vain, ja niillä voi valaista juuri halutun kohteen.– Suhteemme valaistukseen muuttuu, kun spottiledit yleistyvät, Phillips väittää.

Marko Hamilo on vapaa tiedetoimittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25765
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1187
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.