Miltä kuulostaisi ikkunaan kiinnitettävä kalvo, joka hehkuisi talvellakin kesäpäivän valoa.

Tekniikka-palsta

Teksti: Kalevi Rantanen

Miltä kuulostaisi ikkunaan kiinnitettävä kalvo, joka hehkuisi talvellakin kesäpäivän valoa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 11/2011

Lamput ovat piilossa, mutta valo kirkastuu leppeästi kuin aurinko noustessaan. Surkeimpaan kaamosaamuun saa keväisen Välimeren valon, jos haluaa.

Tämä on vielä tieteisfantasia, mutta muuttuu todeksi noin kymmenessä vuodessa, kertovat valoteknikot. Heillä on pohjaa puheilleen. Jos muut keinot loppuvat, otetaan apuun lohen dna.

Käynnissä on monta valokumousta.

Juuri kun olemme vaihtaneet hehkulamput energiansäästölamppuihin, kauppaan ovat ilmestyneet ledilamput.

Sitten tulevat orgaaniset ledit. Kertomus lampuista on nykyään tarinaa erilaisista ledeistä.

Paljon valoa, vähän lämpöä

Ledi on puolijohdekomponentti, valo- tai hohtodiodi. Kun sähkövirta kulkee sopivasti seostettujen puolijohteiden rajapinnan yli, energia muuttuu valon hiukkasiksi, fotoneiksi. Toisella puolella on ylimääräisiä elektroneja ja toisella aukkoja, joista puuttuu elektroneja. Fotoneja syntyy elektronin ja aukon yhdistyessä. Osa energiasta muuttuu valoksi, osa ympäröivien atomien värähtelyksi eli lämmöksi.

Lämpöä muodostuu ledissä paljon vähemmän kuin hehkulangassa. Siksi ledien valotehokkuus eli valovirran suhde sähkötehoon on korkea.

Lampuiksi sopivat ledit eivät syntyneet hetkessä, vaan halutunväristä valoa säteilevien puolijohteiden kehittäminen vaati vuosikymmenien ponnistukset. Tärkeän osan työstä teki japanilainen Shuji Nakamura, joka viisi vuotta sitten sai Millennium-palkinnon. Hän kehitti ledin, joka säteilee vaikeimmin tuotettavaa valoa: sinistä. Sitä ja muita yhdistelemällä saadaan myös valkoista valoa. (Ks. Palkitut ledit syntyivät sisulla ja tuurilla, Tiede 6/2006 tai tiede.fi/arkisto).

Valaisimien vuoro pienentyä

Ledejä voi kuvailla kiinteän olomuodon valaistustekniikaksi, sillä niissä ei tarvita tyhjöä eikä kaasutilaa. Kiinteys tuo merkittäviä etuja: mitat saadaan pieniksi, ja lampuista pystytään tekemään pitkäikäisiä ja luotettavia.

Ledi tekee valaistukselle samaa kuin puolijohdekomponentit ovat aiemmin tehneet radiolle ja televisiolle. Isot radioputket korvattiin transistoreilla kauan sitten. Äskettäin television isot kuvaputket ovat vaihtuneet ohuisiin nestekide-, plasma- ja osittain myös ledinäyttöihin. Nyt on tullut valaisimien vuoro kutistua.

Samalla tulee älykäs valaistus, sillä elektroniikalla voidaan säätää ledivalon ominaisuuksia.

Tavoite 40 % lisäsäästöä

Aluksi älykkyydellä vähennetään energiankulutusta.

Nykyään ledivaloja asennetaan usein jälkeenpäin, jolloin ledilamppu ruuvataan vanhan hehkun pesään. Näihin ensimmäisiin lediratkaisuihin verrattuna eurooppalaisessa Enlight-hankkeessa tavoitellaan 40 prosentin vähennystä sähkönkulutukseen. Mukana on 30 organisaatiota sekä tutkimusmaailmasta että teollisuudesta. Yksi on Teknologian tutkimuskeskus VTT Suomesta.

– Vähennys saadaan kahdella tavalla, kertoo johtava tutkija Janne Aikio VTT:stä. – Ensimmäinen on led-lamppujen valotehokkuuden parantaminen. Toinen on älykkyyden lisääminen. Tästä ovat tunnettuja esimerkkejä liiketunnistimet ja hämäräkytkimet.

Älykkäitä valaistusjärjestelmiä on jo paljon, mutta useat ovat kotioloissa hankalia. Yhtenä tavoitteena on kehittää tekniikkaa, jota kuluttaja on valmis käyttämään.

Onneksi kotien valoautomaatio edistyy nopeasti. Yksinkertaisissa ratkaisuissa valot sammuvat automaattisesti, kun asukkaat ovat poissa. Sitten tulee valotason hienosäätöä. Keinovaloa ohjataan luonnonvalon mukaan. Esimerkiksi sälekaihtimet sulkeutuvat ja avautuvat automaattisesti.

Päivän värit huoneeseen

Kun energiatehokkuus paranee, voi miettiä muutakin. Painopiste siirtyy valon laatuun.

Viime vuosisadalla pidettiin juhlat, kun kattoon saatiin jokin lamppu. Eräs juhlija kirjoitti Savon Sanomissa 1940-luvulla: "Sähköt ne pallaa, loestaa ja paestaa, sev valossa verottii mannalta maestaa."

Nykyajan valoteknikot tuskin saavat innostumaan veronmaksusta, mutta hyvää valoa he pystyvät tekemään.

Ihminen on tottunut auringonvaloon, joka vaihtelee vuorokaudenajan ja ympäristön mukaan. Aamu- ja ilta-auringossa on oranssin ja punaisen vivahteita. Keskellä päivää valo on kellertävää. Pilvet saavat valon sinertämään, metsän lehvistö vihertämään.

Sekä hehku- että energiansäästölamppujen valo poikkeaa luonnollisesta. Ledilampuista saadaan puolestaan tarkoin halutun väristä valoa. Periaate on sama kuin väritelevisiossa. Eriväristen ledien valovoimaa säätämällä synnytetään halutut värisävyt. Voimme saada meille luontaista valoa meille luontaiseen aikaan tai, jos haluamme, luontaisesta poikkeavaa valoa.

Valaisevia kalvoja ikkunoihin

Entä mitä keksittäisiin ledien jälkeen? Voidaan kehittää orgaanisia ledejä eli oledeja.

Tyypillinen ledi on epäorgaaninen, "kova" ja pistemäinen valonlähde. Materiaalit ovat epäorgaanisia aineita, kuten alumiinia, arseenia, typpeä, galliumia tai fostoria. Valmistus on kallista. Ledi valmistetaan usein höyryfaasipinnoituksella, jossa kaasumaiset aineet hajovat tai reagoivat niin, että haluttuja aineita kerrostuu kiinteälle alustalle.

Orgaaninen ledi tehdään polymeereistä, arkikielellä muoveista. Kehittäjät uskovat, että tulevaisuudessa oledeja pystytään valmistamaan halvalla. Niitä painetaan kuin sanomalehtiä.

Lamput voidaan silloin korvata valaisevilla kalvoilla, jotka kiinnitetään kattoon, seiniin, ikkunoihin tai huonekaluihin. Valot hoikistuvat lopullisesti. Koti muuttuu tavalla, jota voimme vain osittain ennakoida. Oikeaa valoa tulee oikea määrä sinne, mihin käyttäjä katsoo. Valopinta voi hälyttää tulipalosta tai muusta vaarasta. Valolla voi muuttaa pinnan väriä ilman maalausta.

Philips Researchin tutkijat arvioivat, että valopintoja saadaan 5–8 vuoden kuluttua. Kehitystyötä tarvitaan. Oledeista on tehtävä kestävämpiä. Käyttöikää on pidennettävä.

Dna:sta kirkkautta

Yksi ratkaisu oledien ongelmiin on dna, uskoo Cincinnatin yliopiston nanolaboratorion johtaja, professori Andrew Steckl.

Dna on paitsi perimän tallentaja myös kemiallisesti ja optisesti kiinnostava molekyyli. Onkin syntynyt uusi tutkimushaara, dna-optiikka.

Pinoamalla olediin ohuita dna-kerroksia Steckl ja kollegat ovat kirkastaneet vihreää ja sinistä valoa kertaluokalla. Valon fotonit syntyvät elektronien siirtyessä energiavälin yli energiatasolta toiselle, ja koska dna-molekyylissä väli on leveä, valoa syntyy paljon. Alustavien laboratoriotulosten mukaan dna-lisä saattaa myös pidentää oledin käyttöikää.

Cincinnatin tutkijat ovat hankkineet dna:ta lohien mäti- ja maitipusseista. Kalanperkuujätteille voi siis löytyä hyötykäyttöä valotapetin ainesosina.

Palstan pitäjä Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja 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 
Viestejä25795
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 
Viestejä1189
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.