Uusi tekniikka tuo timanttien loiston yhä useamman ulottuville ja pitää väärentäjät kurissa.
Timanttitutkimus järisyttää myös elektroniikkaa. Joukko fyysikkoja uskoo, että kun kvanttitietokone joskus rakennetaan, se tehdään timanteista.


Timanttitutkimus järisyttää myös elektroniikkaa. Joukko fyysikkoja uskoo, että kun kvanttitietokone joskus rakennetaan, se  tehdään timanteista.


Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2008

Kun Antoine Lavoisier 1792 osoitti, että timantti ja grafiitti ovat molemmat hiiltä, tiede alkoi vaikuttaa timanttiteollisuuteen.

Aluksi ponnisteltiin synteettisen timantin valmistamiseksi. Sukupolvien ajan grafiittia yritettiin muuntaa timantiksi.

Kilpailun voitti yhdysvaltalainen kemisti Howard Tracy Hall 1954. Hän paistoi grafiittia General Electricin laboratoriossa 95 000 ilmakehän paineessa ja 1 650 asteen kuumuudessa ja sai syntymään pieniä timantteja.

Tekotimantit osoittautuivat hyviksi teollisuuskäytössä, mutta jäivät kauneudessa kakkoseksi. Vasta nyt synteettiset timantit ovat tulossa korumaailmaan.


Luonnontimantteja kaunistellaan

Muutamat yritykset, kuten yhdysvaltalainen Gemesis, tuottavat korutimantteja korkean¬ lämpötilan ja paineen tekniikalla. Toinen amerikkalaisyritys, Apollo Diamond, kasvattaa timantteja kerrostamalla hiiliatomeja toistensa päälle.

Tunnetut valmistajat myyvät tekotimantteja tekotimantteina, mutta kun eroja luonnontimanttiin on vaikea havaita, markkinoille tulee myös väärennöksiä. Toistaiseksi ongelma on pieni. Timanttikauppaa rasittavat paljon alkeellisemmat huijaukset.

- Kuluttajaa eivät tätä nykyä uhkaa niinkään synteettiset timantit, vaan käsitellyt luonnontimantit, sanoo Suomen Gemmologisen Seuran puheenjohtaja, diplomigemmologi F.G.A. Kimmo Aura.

Huonon luonnontimantin väriä voi parantaa esimerkiksi paine- ja lämpökäsittelyllä tai säteilyttämällä.

- Värillisiä timantteja voi yleensä pitää käsiteltyinä, Aura sanoo. - Värillinen luonnontimantti on harvinainen, ja hyvän sellaisen karaattihinnat voivat nousta miljoonan dollarin luokkaan.

Eli jos joku kauppaa muutamalla satasella väritimantteja, älä osta.


Aidossa on aidot virheet

Jalokivilaboratorio pystyy paljastamaan nykyiset jäljitelmät helposti, mittaamalla kivien lämmönjohtavuutta ja analysoimalla niiden spektriä. Synteettistenkin timanttien tunnistamiseen on jo tekniikka olemassa.

Joachim Lindblom, joka nykyään toimii jalokivialan konsulttina, väitteli muutama vuosi sitten Turun yliopistossa tohtoriksi timantin, kvartsin ja korundin luminesenssitutkimuksilla. Hän sovelsi samaa menetelmää synteettisten ja aitojen timanttimateriaalien erottamiseen.

Timantti, jota pommitetaan esimerkiksi lasersäteellä, imee energiaa. Osa energiasta virittää elektroneja, jotka palatessaan perustilaansa säteilevät  fotoneja. Ilmiötä kutsutaan luminesenssiksi.

Luminesenssisäteilyn energiaan ja kestoon vaikuttavat timantin kidehilan ominaisuudet. Etenkin luminesenssin kesto, jota Lindblom mittasi nanosekunneista sekunteihin, antaa tarkkaa tietoa timantin kiderakenteen virheistä. Niitä luonnontimantissa on aina, se kun on hitaasti kiteytyen syntynyt luonnontuote.

Tekotimanttien valmistajat seuraavat tutkimusta ja pyrkivät kopioimaan  luontoa muun muassa lämpötilaa korottamalla, mutta toistaiseksi ilman menestystä.

- Näyttää siltä, että miljoonien vuosien aikana vallinneita oloja ja hitaasti syntyneitä rakenteita ei niin vain pystytä jäljittelemään, tohtori Lindblom toteaa.


Timanttiin syntyi kubitti

Timanttitutkimus auttaa paljastamaan väärennöksiä, mutta paljon merkittävämpi sovellus tulee olemaan timanttipohjainen elektroniikka. Timantti on esimerkiksi kvanttitietokoneen yksi mahdollinen materiaali.

Timantin ominaisuuksia voidaan puolijohdetekniikasta tuttuun tapaan muuttaa lisäämällä perusmateriaaliin vähäisiä epäpuhtauksia. Kun timanttiin esimerkiksi lisätään typpiatomeja ja poistetaan samalla hiiliatomeja, saadaan aikaan nv-keskuksia, typpiatomien (nitrogen) ja tyhjien kolojen (niin sanottujen vakanssien, vacancy) yhdistelmiä. Professori David D. Awschalomin tutkijaryhmä Santa Barbaran yliopistosta Kaliforniasta on saanut syntymään nv-keskuksissa vastakkaisten - ykköstä ja nollaa vastaavien - tilojen yhdistelmiä, kvanttibittejä eli kubitteja, joilla kvanttitietokone toimii.

Professori Mikhail Lukinin ryhmä Harvardin yliopistossa on tehnyt kubitteja toisen epäpuhtauden, hiili-13-isotoopin avulla. Hewlett-Packardin laboratorio taas kertoo luoneensa kubitteja timanteissa näkyvällä laservalolla.

Aivan vielä ei voi etsiä joululahjaksi timanttisormusta kvanttitietokoneen kera, mutta tulevaisuudessa syntynee jännittäviä timanttien ja elektroniikan yhdistelmiä.


Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.


Lisätietoa timanteista:
Suomen Gemmologinen Seura: www.gemmoseura.net/
timantit.com- palvelu: www.timantit.com/


Käsitteitä

- Timantti - yksinomaan hiiltä sisältävä jalokivi.

- Gemmologia - jalokivioppi.

- Gemmologi - jalokiviasiantuntija.

- F.G.A eli Fellow of Gemmological Association - Britannian gemmologisen seuran myöntämä koulutetun jalokivi-asiantuntijan oppiarvo.

- D.G.A eli Diamond Member of The Gemmological Association - erityisen timanttikoulutuksen saanut gemmologi.

- Karaatti - jalokiviä punnittaessa käytettävä painoyksikkö, 1 karaatti = 0,2 grammaa.

- HPHT-timantti (sanoista high pressure, high temperature) - korkeassa paineessa ja lämpötilassa valmistettu synteettinen jalokivi.

- CVD eli chemical vapor deposition - kemiallinen kaasupinnoitus, menetelmä, jolla muun muassa kasvatetaan tekotimantteja.


Parempi sijoittaa koruihin


Taloudellisesti epävarmoina aikoina tulee ehkä mieleen ajatus sijoittaa timantteihin.

- Periaatteessa voi sijoittaa, mutta mieluimmin vain kymmenien- tai satojentuhansien eurojen arvoisiin kiviin, joilla on kysyntää kansainvälisillä markkinoilla, neuvoo gemmologi Kimmo Aura.

Käytännössä timanttia on kuitenkin vaikea myydä kannattavasti. Jalokivillä ei ole pörssihintaa, kuten kullalla. Hinta määräytyy joka kaupassa erikseen, jolloin maallikko on alakynnessä ammattiostajan kanssa neuvotellessaan.

- Hyvä sijoituskohde sen sijaan ovat tunnettujen muotoilijoiden suunnittelemat timanttikorut, Aura sanoo. - Esimerkiksi tsaarinaikaisten mestarien suunnittelemien korujen arvo nousee.

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.