Sen hoksatakseen pitää tuntea vetysidos.

Maallikonkin on helppo ymmärtää, miten lenkkareiden tarranauha toimii. Nauhan kovat mekaaniset koukut takertuvat pehmeisiin silmukoihin kuin takiaiset. Koukut joustavat sen verran, että tarra irtoaa, kun erottava voima on tarpeeksi suuri.

Ilmiön hahmottaa, koska se perustuu tutunkokoisten esineiden mekaniikkaan. Mutta miksi liima liimaa?

Sen selittämiseen tarvitaankin jo kemiaa, joka kuvaa ilmiöitä atomien kokoluokassa.

Liima perustuu vetysidoksiin

Atomien maailman voimakkaimmat koukut ja silmukat syntyvät, kun vierekkäiset atomit jakavat keskenään kokonaisia elektroneja tai luovuttavat niitä toisilleen. Tällöin atomit sitoutuvat aika pysyväksi koosteeksi: molekyyliksi. Sellainen on esimerkiksi happi- ja vetyatomien muodostama vesi.

Liima kuitenkin yleensä perustuu heikompiin, molekyylien välisiin sidoksiin, joissa atomit jakavat elektronin vain osittain. Osittaisen jaon voi ymmärtää, kun ei ajattele elektronia pistemäisenä ytimen kiertolaisena vaan häilyvänä pilvenä ytimen ympärillä.

Yksittäinen tällainen sidos irtoaa herkästi, mutta koska sidoksia syntyy liiman molekyylien välille valtava määrä, liima pitää.Vahvin elektronien osittaiseen jakoon perustuva sidos on vetysidos, ja juuri se liimoissa useimmiten jyllää.

Vetysidos muodostuu, kun molekyylissä oleva vety tarraa viereiseen molekyyliin. Tätä ennen vety on omassa molekyylissään osittain luovuttanut negatiivisen sähkövarauksensa eli ainoan elektroninsa naapuriatomille. Siksi vedyn varaus on jäänyt hieman positiiviseksi. Kun tällaisen vedyn kylkeen osuu viereisen molekyylin atomi, joka on tahollaan ryöstänyt itselleen hieman ylimääräistä negatiivista varausta, positiivinen ja negatiivinen vetävät toisiaan.

Sitojina pitkiä polymeerejä

Liiman sidosaine koostuu yleensä pitkistä polymeeriketjuista, jotka tarttuvat liimattaviin pintoihin. Mitä pitempiä polymeeriketjut ovat ja mitä halukkaammin liimattava pinta osallistuu vetysidoksiin, sitä pitävämpi saumasta tulee.

Polymeerejä saadaan luonnosta, ja niitä myös valmistetaan ketjuttamalla lyhyitä rakennuspalikoita eli monomeerejä reaktiota edistävien katalyyttien avulla. Yhdessä ketjussa voi olla tuhansia, jopa kymmeniä tuhansia monomeerejä.

Miksei kovetu ennen aikojaan?

Entä miksei liima kovetu purkkinsa sisäpintaan? Tavallista askarteluliimaahan säilytetään nestemäisenä purkissa tai putkilossa.

Pakatun liiman sidosaine velloo pisaroina kantoaineessa tai liuottimessa, useimmiten vedessä. Kun liima puristetaan tuubista, vesi alkaa haihtua. Liima kuivuu, ja vasta nyt polymeeripisarat pääsevät tarttumaan toisiinsa ja liimattaviin pintoihin.Puu, pahvi ja paperi imevät tavallista vesiohenteista liimaa hyvin. Sen sijaan metallit, lasi ja kumi vaativat esimerkiksi kontaktiliimaa tai kemiallisesti kovettuvaa liimaa.

Joissakin liimoissa ei ole kantoainetta tai liuotinta. Sulateliima myydään rakeina, jotka levitetään liimattaville pinnoilla kuumennettuna. Jäähtyessään liima kovettuu.

Kemiallisesti kovettuva liima taas myydään kahdessa osassa. Kun ne sekoitetaan toisiinsa, tapahtuu kovettava kemiallinen reaktio. Jotkin liimat kovettuvat ultraviolettivalossa, toiset hapettomuuden tai ilmankosteuden vaikutuksesta.

Gekosta ja simpukasta mallia

Markkinoilla olisi varmasti kysyntää laastarille, joka ei vie ihokarvoja mukanaan. Saati hämähäkkimiehen kiipeilysaappaille ja -hansikkaille.

Tämäntapaiset tuotteet voivat olla näköpiirissä, jos on uskomista Kalifornian yliopiston biomimetiikan laboratorioon Berkeleyssä. Siellä tähdätään liimoihin ja tarrapintoihin, joiden esikuvana on gekko.

Gekko pysyy tassujensa mikroskooppisilla tartuntakarvoilla jopa katossa. Karvoissa toimii vetysidostakin heikompi van der Waalsin voima, joka perustuu elektronipilven sijainnin satunnaisiin vaihteluihin atomien välillä.

Lisäksi Northwestern Universityn tutkijat julkistivat viime vuonna liiman nimeltä geckel. Se sai inspiraationsa paitsi kuivilla seinillä viihtyvistä gekoista myös simpukoiden kyvystä tarttua märkiin pintoihin.Geckel voi auttaa esimerkiksi kirurgeja liimaamaan kosteita kudoksia tai insinöörejä kehittämään kiipeileviä sukellusrobotteja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 9/2008

Suomalaistutkija havaitsi, että maaseudun monimuotoinen luonto saattaa suojata koiria allergialta. Se antaa tukea biodiversiteettihypoteesille.

Kaupunkilaiskoirilla on enemmän allergioita kuin maaseudulla asuvilla. Vähiten allergioita on koirilla, jotka elävät maalla maalaismaiseen tapaan monilapsisessa, muitakin eläimiä omistavassa perheessä ja saavat ulkoilla vapaasti kotipihalla.

Tällaisia asioita koirista Jenni Lehtimäki sai selville väitöstutkimuksessaan, josta Helsingin Sanomat kertoo jutussaan.

Ihmisistä tosin ei samanlaista yhteyttä löytynyt allergioiden ja asuinpaikan väliltä.

Lehtimäki testasi biodiversiteettihypoteesia. Sen mukaan immuunijärjestelmämme häiriintyy ja allergian tapaiset tulehdusperäiset sairaudet lisääntyvät, kun ympäristön monimuotoisuus hupenee ja me altistumme entistä vähemmille luonnon mikrobeille.

Väitöskirja koostui neljästä tutkimuksesta, joista kaksi käsitteli lapsia ja kaksi lemmikkikoiria.

Kummassakaan lapsitutkimuksessa ei löytynyt merkittävää yhteyttä allergioiden ja ihon mikrobien tai luonnon monimuotoisuuden välillä.

Toisin oli lemmikkien laita. Koiranomistajille suunnatun kyslytutkimusken mukaan sairaimpia olivat kaupunkilaiskoirat, joista noin 17 prosentilla oli allergiaa. Maalla osuus oli viitisen prosenttia.

”Kysely osoittaa ensimmäistä kertaa urbaanin ympäristön ja muun nisäkkään kuin ihmisen allergian välisen yhteyden”, Lehtimäki kertoo.

Vielä selvemmän näytön tarjoaa neljäs tutkimus, johon osallistui yhteensä 170 labradorinnoutajaa ja suomenlapinkoiraa.

Se paljasti, että eniten allergioista kärsivät kaupungissa esimerkiksi kerrostalossa asuvat koirat, joilla on ”urbaani elämäntyyli”. Niiden hoidosta vastaa yksi ihminen, joka harrastaa monenlaista ja lenkkeilee paljon koiran kanssa.

Harvinaisimpia allergiat ovat maalaiseen tapaan maalla elävillä koirilla. Niiden iholla on viljalti ympäristöstä peräisin olevia bakteereja.

Lehtimäki ihmettelee, miksi ympäristön ja allergian yhteys tuli ilmi koirilla muttei lapsilla.

”Allergia on monimutkainen sairaus ja ihmiselämä on monimutkaista, mikä saattaa piilottaa ympäristön vaikutuksen”, hän miettii.

Täysin piiloon ihminen ei kuitenkaan jäänyt. Kyselytutkimuksessa paljastui, että jos allergia vaivaa koiraa, omistajakin on todennäköisesti allergikko. Tämä johtuu epäilemättä jostain yhteisestä tekijästä koiran ja omistajan elämäntavoissa tai ympäristössä.

”Maaseutumaisessa ympäristössä koiran ja ihmisen elimistö altistuu mikrobeille, jotka jollakin tavalla tukevat immuunijärjestelmän toimintaa”, Lehtimäki toteaa.

Kysely

Uskotko biodiversiteettihypoteesiin?

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

Tieteessä 2/2018 

 

PÄÄKIRJOITUS

Kun viha vie

Vihapuhuja ratsastaa alkukantaisella reaktiolla.

 

PÄÄUUTISET

Unissa puhutaan rumia

Myöntisen päiväminän takaa kurkkii
kielteinen yöminä – hyvästä syystä.

Alienkivi on yksi miljoonista

Tähtienvälisiä asteroideja syöksyy
aurinkokunnan läpi jatkuvasti.

Nykyihminen seikkaili
ulos Afrikasta useita kertoja

Yhden ulostulon malli ei enää mitenkään
istu Aasian löytöihin.

Korallit kalpenevat kiihtyvää tahtia

Lämpenevät vedet riistävät
polyypilta elintärkeän kumppanin.

 

ARTIKKELIT

Migreeni vyöryy aivorungosta

Kun sähköt sekoavat hermokeskuksessa,
kipuviestit kiihdyttävät aivot hälytystilaan.

Esinisäkkäät
Maailman valtiaat ennen dinosauruksia

Kehitys kohti meitä käynnistyi jo silloin,
kun maapallon mantereet olivat vielä yhtä.

Siittiöt hukassa

Enää hälytyskellot eivät kilise van kumisevat.
Miesten siittiömäärät ovat romahtaneet.

James Bond
Harmaa agentti hurmasi maailman

Vastoin odotuksia huomaamaton vakooja sai
valtavan huomion. Kohu teki fiktiosta faktaa.

Liikenne jättää tiet

Visio on villi muttei utopiaa. Jokainen sopiva
maapala tarvitaan luonnolle ja ruoalle.

Ennen paras mies oli poikamies

Naiset ja seksi eivät ole aina olleet miehen mitta.
Elämän tärkeät asiat löytyivät pitkään toisaalta.

 

TIEDE VASTAA

Voiko pissa jäätyä kaarelle?

Haudataanko vainajat ilmansuuntien mukaan?

Mikä on puujalkavitsi?

Miksi kuusi kestää lumen painon?

Miten norppa löytää takaisin avannolle?

Voiko avaruusaseman palauttaa Maahan?

 

KIRJAT

Oma dna kantaa suvun historiaa

Marja Pirttivaara teki suomalaisille sukututkijoille uudenlaisen kätevän oppaan.

 

KUVA-ARVOITUS

Klassikkopalsta

kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia lehden Facebook-sivustolle: facebook.com/tiede.fi

 

OMAT SANAT

Valoa kohti

Entisinä aikoina kantasana tarjosi myös lämpöä.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.