Moni ennustaja on luullut näkevänsä rajan, johon transistorin kehitys tyssää. Konstit ovat kuitenkin aina löytyneet yhä pienempien transistorien tekemiseen.


Konstit ovat kuitenkin aina löytyneet yhä pienempien transistorien tekemiseen.




Tätä nykyä integroidut piirit tehdään litografialla eli valottamalla ja syövyttämällä piirikuviot piilevyyn ja kasvattamalla piiri sen pintaan ohuina kalvoina. Pienimmillään rakenteet ovat vain noin 50 nanometrin kokoisia.

Näkyvän valon aallonpituus on suunnilleen kymmenkertainen ja esimerkiksi punaisen verisolun halkaisija noin 150-kertainen.

Piirtotarkkuutta pystytään vielä petraamaan jonkin verran, mutta kohta litografian parantaminenkaan ei auta.
Transistori ei voi kutistua loputtomiin, sillä atomit alkavat loppua kesken: tasainen aine näyttää muuttuvan erillisiksi atomeiksi ja jatkuva sähkövirta yksittäisiksi elektroneiksi. Kun tullaan atomien mittakaavaan eli noin nanometriin, elektroni ei enää käyttäydy arkijärjen mukaisesti vaan muuttuu kvanttimekaniikkaa noudattelevaksi todennäköisyysaalloksi. Elektroni saattaa esimerkiksi hypätä eristekalvon toiselle puolelle, jolloin eriste vuotaa.


Valjastetaan kvantti-ilmiöt

Jotain uutta on siis keksittävä, tai vauhti hyytyy. Kvantti-ilmiöiden kanssa on opittava elämään - tai sitten on kehitettävä uudenlaisia rakenteita, joissa nämä ilmiöt otetaan hyötykäyttöön.

Tunneloitumiseen perustuva kvanttitransistori on yksi ehdokas tulevaisuuden logiikka- ja muistipiirien komponentiksi. Vapaat elektronit rajataan ohuilla eristekerroksilla tai muilla rajapinnoilla pieneen tilaan, jonka mitat ovat 10 nanometrin luokkaa. Elektronit ovat kuin potentiaalivallien ympäröimässä kaivossa.

Elektronit pystyvät kuitenkin tunneloitumaan vallien läpi, jos ohjausjännite on sopiva. Jopa yksittäisten elektronien siirtymiset ovat havaittavissa. Siksi kvanttitransistori kuluttaa tehoa hyvin vähän, ja se on myös erittäin nopea, sillä tunneloituminen vie paljon vähemmän aikaa kuin elektronien liikkuminen tavallisessa transistorissa. Valitettavasti kvanttitransistori vaatii toimiakseen jäähdytyksen hyvin matalaan lämpötilaan.


Hiili ja muovi huomispäivää

Tavallisten puolijohteiden tilalle saattaa tulla uusia materiaaleja. Hiilinanoputket ovat yhden atomin paksuisesta hiilikerroksesta eli grafeenista tehtyjä lujia putkia, joiden halkaisija on muutama nanometri. Nano¬putki toimii joko hyvin johtavan metallin tai puolijohteen tavoin sen mukaan, miten putki on pyöräytetty grafeenista. Nanoputki voi hoitaa esimerkiksi kanavan virkaa kanavatransistorissa.

Laboratorioissa on tehty yksittäin hyviä nanoputkitransistoreja, mutta pulmallisempaa on valmistaa piiri, jossa on miljoonia yhteistyötä tekeviä transistoreja.

Yhdestä pienestä molekyylistä muodostuva transistori olisi miniatyrisoinnin huipentuma. Esimerkiksi bentseenimolekyyli, joka on hiilivetyrengas, näyttää soveltuvan molekyylitransistorin tekemiseen. Johtimien liittäminen molekyyliin on tietysti tavattoman vaikeaa. Nanotekniikan on kehityttävä roimasti, ennen kuin päästään tekemään käytännöllisiä molekyylitransistoreja.

Aina ei tarvita suurta nopeutta ja laskentatehoa. Tällaisiin sovelluksiin on puolijohdetransistorien tilalle tulossa orgaanisia muovitransistoreja. Polymeeripohjaiset piirit soveltuvat esimerkiksi taivutettaviin näyttöihin.

Muovielektroniikkaa voi suihkuttaa tulostimella tai painaa suoraan paperille. Älypaperi olisi halpaa, ja siitä voisi tehdä kertakäyttöisiä tuotteita, kuten pakkauksia ja aikakauslehtiä.


Uutta vauhtia kytkimiin

Releet ja tyhjiöputket saivat väistyä transistorin tieltä, ja samoin saattaa käydä transistorinkin. Uudet komponentit, jotka soveltuvat nopeiksi kytkimiksi tai muistielementeiksi mutta joita ei enää voida luokitella transistoreiksi, saattavat astua remmiin. Ehdokkaita on, mutta vielä lähivuosina ne eivät ole vakavia kilpailijoita.

Eksoottiset Josephsonin liitokset ja optiset kytkimet voisivat olla nykytransistoria vauhdikkaampia laitteita. Suprajohteiden välissä oleva ohut eristekerros eli tunneloitumiseen perustuva Josephsonin liitos toimii nopeana kytkimenä ja siihen liitetty suprajohtava rengas muistielementtinä. Tehonkulutus on hyvin pieni.

Optisessa kytkimessä taas käytetään elektronien sijasta valonsäteitä. Sopivaan materiaaliin viedyllä valolla ohjataan materiaalin läpi kulkevan toisen valon voimakkuutta.


Arto Lehto on radiotekniikan dosentti Teknillisessä korkeakoulussa.

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 
Viestejä5221
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