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.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Alzheimerin tautiin tarkoitettu lääke auttoi unien hallintaa.

Jos haluat hallita uniasi, se voi onnistua muistisairauden hoitoon tarkoitetulla lääkkeellä. Lääke virittää ihmisen näkemään niin sanottuja selkounia, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Selkounessa ihminen tiedostaa näkevänsä unta ja pystyy jopa vaikuttamaan siihen.

Joka toinen ihminen on mielestään nähnyt selkounen ainakin kerran elämässään. Joka neljäs näkee niitä kuukausittain, arvioi parin vuoden takainen tutkimuskatsaus.

Alzheimerlääke auttoi tuoreessa yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa koehenkilöitä selkouniin. Koehenkilöistä nuori nainen onnistui unessa rullaluistelemaan tavaratalossa, kun oli ensin suunnitellut sitä valveilla.

”Luistelimme ystäväni kanssa pitkin käytäviä. Oli niin hauskaa, että upposin täysillä uneen mukaan”, 25-vuotias nainen kuvailee.

Unet olivat koehenkilöiden mukaan lääkkeen vaikutuksesta todentuntuisempia kuin ilman lääkettä. Yhdysvaltalainen tutkimus julkaistiin Plos One -lehdessä.

Kokeessa tutkijat harjoittivat yli 120 eri ikäistä koehenkilöä näkemään selkounia. Ryhmään oli valkoitunut ihmisiä, jotka muistavat unensa hyvin ja ovat kiinnostuneita selkounista.

He opettelivat tekniikoita, joiden pitäisi helpottaa selkouneen pääsyä. Pitkin päivää ja ennen nukkumaan menoa voi esimerkiksi toistella itselleen, että kun näen unta, muistan näkeväni unta.

Unia voi visualisoida eli harjoitella mielessään etukäteen. Selkouneen päästyään voi tehdä todellisuustestejä, kuten onnistuuko seinän läpi käveleminen tai leijuminen.

Lääkekokeessa, jota johti selkounien uranuurtaja Stephen LaBerge, koehenkilöt saivat galantamiinia. Sitä käytetään lievän tai kohtalaisen vaikean Alzheimerin taudin hoitoon.

Lääke terästää asetyylikoliinin määrää aivoissa. Asetyylikoliini huolehtii viestien välityksestä aivosolujen välillä, virkistää muistia ja kiihdyttää rem-unta. Juuri remvaiheessa ihminen näkee yleisimmin unia.

Suurimman annoksen galantamiinia saaneista 42 prosenttia pystyi kuvauksensa mukaan selkouniin. Osuus oli huomattavasti suurempi osa kuin muissa koeryhmissä.

Koehenkilöiden unta ei mitattu unilaboratorioiden laitteilla, joilla tallennetaan silmien liikkeitä ja elintoimintoja. Tulokset perustuivat koehenkilöiden kertomaan.

LaBerge seurasi kuitenkin toisessa tuoreessa tutkimuksessaan silmien liikkeitä unennäön aikana. Silmien liikkeet kiihtyvät rem-unen aikana.

Kun koehenkilöt siirtyivät selkouneen, he liikuttivat silmiään ennalta sovitusti vasemmalta oikealle. Sitten heidän piti seurata unensa kohteita, joita he olivat ennalta visualisoineet.

Silmät liikkuivat sulavasti, samoin kuin ihmisen seuratessa katseella todellista kohdetta. Kuviteltua kohdetta seuratessa silmät liikkuvat nykäyksittäin.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä.

Kysely

Oletko nähnyt selkounta?

mdmx
Seuraa 
Viestejä5208
Liittynyt23.11.2009

Viikon gallup: Oletko nähnyt selkounta?

Käyttäjä4499 kirjoitti: Mikä on mt häiriö? Kuten sanoin, minusta lääkkeen käyttö tuohon tarkoitukseen on arveluttavaa. Siinä mennään ehkä peruuttamattomasti alueelle, jonne ei pitäisi mielestäni olla mitään asiaa suoranaisesti. Ehkä en nyt vain ymmärrä tarvetta nähdä hallittua "unta" - miksi ei vain kuvitella? Jos "hourailet" saman, tunnet sen varmaan voimakkaammin. Mutta toisaalta et ole siitä niin tietoinen kuin hereillä ollessa, vai mitä? Niin siis, siinä nimenomaan on täysin tietoinen että...
Lue kommentti