Georgia Techin tutkijat Baiqian Zhang ja Holly Tinkey valmistavat korkean lämpötilan uunin avulla grafeenikerroksia piikarbidikiekolle.
Georgia Techin tutkijat Baiqian Zhang ja Holly Tinkey valmistavat korkean lämpötilan uunin avulla grafeenikerroksia piikarbidikiekolle.

Grafeenista on onnistuttu valmistamaan ensimmäistä kertaa sähköä johtavia ohuita nauhoja, joilla uuden sukupolven elektroniikan komponentteja voisi yhdistellä toisiinsa.

Grafeenin ylivoimaisiin ominaisuuksiin perustuva uuden sukupolven elektroniikka on ottanut jälleen yhden harppauksen eteenpäin.

Grafeeni koostuu yhdestä kerroksesta hiiliatomeja, ja se on kestävin ja ohuin aine, joka tunnetaan. Grafeenikalvolla on erittäin hyvä sähkönjohtokyky, ja sen pohjalta kehitetään tulevaisuuden elektroniikkaa.

Nyt tutkijat ovat löytäneet uuden tavan valmistaa grafeenista nauhamaisia rakenteita, jotka johtavat erittäin hyvin sähköä.

Aiemmin aikaansaatujen grafeeninauhojen ongelma on ollut se, että niiden reunoista on tullut liian teräviä ja karkeita. Elektronien siroamisen vuoksi grafeenin sähkönjohtavuus on menetetty, ja nauhat ovat olleet johteen sijasta enemmänkin eristeitä. Siroaminen tarkoittaa, että elektroni muuttaa suuntaansa kohdatessaan esteen – reunan muodon.

Uudessa valmistustekniikassa grafeenikalvoa ei leikata nauhoiksi elektronisuihkulla, vaan nauhamaiset grafeenikerrokset kasvatetaan piikarbidialustalle piirrettyihin "muotteihin". Näin nauhojen reunat saadaan tasaisiksi, sillä ne ikään kuin sulautuvat kasvatusalustaan. Niin sähköä kuljettavat elektronit pääsevät kulkemaan nauhassa siroamatta.

Nauhamaista grafeenia voitaisiin käyttää yhdistämään erilaisia uuden sukupolven elektroniikan yksittäisiä komponentteja, jotta niistä voidaan rakentaa kokonaisia virtapiirejä. Siihen ei aikaisemmin ole ollut toimivaa ratkaisua.

Tutkijaryhmän mukaan grafeeniin perustuva elektroniikan tutkimus voisi nyt ottaa uuden suunnan, jossa käytetään enemmän hyväksi elektronien kvanttimekaanisia ominaisuuksia, kuten niiden aaltoluonnetta.

Tutkijoiden seuraavana tavoitteena on valmistaa kytkin, jonka toiminta perustuu kvanttimekaaniseen interferenssiin. Ryhmä on jo patentoinut joukon kvanttimekaanisia laitteita, joita he yrittävät kehittää uuden tekniikan avulla.

"Meillä on hyvä syy uskoa, että tämä voi olla perusta uuden sukupolven kvantti-interferenssiä hyödyntäville transistoreille", sanoo tutkimusryhmän johtaja, professori Walt de Heer Georgia Techistä. 

Artikkelin uudesta valmistusmenetelmästä julkaisi Nature Nanotechnology. Jatkotutkimushankkeistaan tutkimusryhmä kertoi Yhdysvaltain fyysikkopäivillä Dallasissa tällä viikolla.

Venäläiset grafeenitutkijat saivat fysiikan Nobelin viime syksynä. Lue myös artikkeli Grafeenista vauhtia elektroniikkaan Tiede-lehdestä 4/2009.

Musiikki soi aivoissa kaikkialla. Kuva: Getty Images

Kansien kärkitilan nappasi koira.

Tiede-lehden lukijat ovat antaneet vuosipalautteensa eli äänestäneet vuoden 2017 jutut ja kannet.

Tänä vuonna Tieteessä julkaistiin 76 artikkelia. Kannatus jakautui laajalti, mutta kolmen kärki oli hyvin tasainen. Sijat ratkesivat muutamilla äänillä.

Vuoden jutut

1.  Aivot rakastavat musiikkia

Artikkeli kertoi, kuinka musiikki on paljon muutakin kuin kuuntelunautinto. Musiikkiharrastus vahvistaa aivoja ja kehittää kognitiivisia valmiuksia keskittymiskyvystä muistiin ja älyyn.

Artikkeli ilmestyi numerossa 11/2017. Kirjoittajat olivat tiedetoimittajat Panu Räty ja Kirsi Heikkinen.

2. Mitä koira näkee sinussa?

Artikkeli kysyi, miten paras ystävämme suhtautuu meihin ja mitä se meidän mielenliikkeistämme ja tekemisistämme tajuaa.

Artikkeli ilmestyi numerossa 6/2017. Kirjoittaja oli tiedetoimittaja Maija Karala.

3. Elämän suurimmat arvoitukset

Artikkeli kysyi, mitä nykytiede sanoo maailman pohdituimmista asioista, kuten tietoisuuden olemuksesta ja elämän tarkoituksesta.

Artikkeli ilmestyi numerossa 2/2017. Kirjoittajat olivat New Scientist -lehden tiedetoimittajia.

 

Lue Digilehdet.fi:ssä

Jos olet jonkin Sanoman aikakauslehden tilaaja, voit lukea voittoisat artikkelit Digilehdet-palvelussa kirjautumalla tilaajatunnuksillasi alla olevista linkeistä.

Ellet ole vielä aktivoinut digilukuominaisuutta, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet.

 

Vuoden kannet

Tasainen oli myös kansiäänestys. Lämpenevän luonnon maapallojäätelö ja Eurooppaa valtaava susi hävisivät vain hienoisesti koiralle.

Äänestyksen voittajat

Arvonnassa muhkean tietokirjapaketin voittivat

Jaakko Rantanen, Hämeenlinna

Nikolas Uso, Helsinki

Veera Vedenpää, Teerijärvi

 

OJP.
Seuraa 
Viestejä310
Liittynyt18.1.2013

Aivot rakastavat musiikkia on vuoden juttu

- Niin, aivot rakastavat musiikkia. Miksi ? - J.S. Bachin säveltaidetta, musiikkia kuunnellessa , kuten kantaatteja, soolosellosarjaa, Toccara et fuge tai Goldberg muunnelmia puhumattakaan passioista ja oratorioista ymmärtää säveltäjän luovan intuuition perustuvan siihen Hengen voimaan, joka perustuu Pyhän Raamatun Sanaan. --J.S.Bachi säveltaiteen merkitys kirkastuu meille nykyihmisille Hänen rakkautta ilmentävissä sävellyksissän. - Hänen säveltaiteessa on sisäinen looginen rakenne, joka avaa...
Lue kommentti

Osmo, Otto, Juhani Päivinen

Muinainen punkki jäi meripihkaan. Kuva on tutkimuksesta.
Muinainen punkki jäi meripihkaan. Kuva on tutkimuksesta.

Punkilla on ikää sata miljoonaa vuotta.

Meripihkaan kivettyneet eläimet ovat melkein kuin valokuvia dinosaurusten ajasta. Nyt Myanmarista on löytynyt kivettynyttä meripihkaa, jonka sisällä on ikivanha punkki.

Pieni otus on imenyt itsensä täyteen dinosauruksen verta ja tarraa yhä kiinni dinosauruksen sulkaan. Muinaisen havupuun pihkaan on ikuistunut hetki sadan miljoonan vuoden takaa.

Meripihkasta on löytynyt aiemmin vanhempiakin ötököitä ja esimerkiksi kokonainen muinainen linnunpoikanen. Nyt löytynyt punkki on ensimmäinen suora todiste siitä, että nämä verenimijät kiusasivat myös muinaisia eläimiä.

Toki tiedetään, että punkkeja oli olemassa jo yli 200 miljoonaa vuotta sitten. On kuitenkin harvinaista, että sekä loiseläin ja kappale sen isäntää ovat kivettyneet samaan pihkanpalaseen.

Tutkijat eivät voi olla täysin varmoja, kuuluiko meripihkaan jämähtänyt sulka dinosaurukselle vai eräälle esihistorialliselle linnulle.

Tiedetään, että useat teropodien alalahkoon kuuluneet dinosaurukset olivat höyhenpeitteisiä. Teropodien kuuluisin edustaja on Tyrannosaurus rex. Teropodeista kehittyivät myös nykyiset linnut.

Pihkasta löytynyt punkki on tieteelle uusi ilmestys. Se edustaa aiemmin tuntematonta punkkilajia ja tutkijat antoivat sille nimeksi Deinocroton draculi, Draculan hirmuinen punkki.

Havupuun pihkaan on tarttunut muutakin kiintoisaa. Tutkijat löysivät useita meripihkaan kivettyneitä punkkeja, ja osaan niistä näyttää tarttuneen pieniä karvoja. Näiden karvojen tutkijat arvelevat olevan peräisin erään kuoriaislajin toukasta.

Nämä toukat elävät nykyäänkin lintujen ja nisäkkäiden pesissä ja popsivat pesänhaltijasta varisevaa kuollutta ihosolukkoa ja sulkia. Kun toukkia on paljon, niistä irtoilevat karvat voivat muodostaa pesän pohjalle maton.

Niinpä tutkijat päättelevät, että punkit ovat vierailleet jonkin sulkapeitteisen dinosauruksen pesässä, missä niihin on myös takertunut näitä toukkien karvoja.

Verenimijät karvoineen ja dinosauruksesta tai linnusta irronnut sulka ovat sitten jämähtäneet kiinni puun pihkaan, joka sopivissa olosuhteissa kivettyy ja vuosimiljoonien saatossa kerrostuu merenpohjaan.

Vaikka yksi punkeista on täynnä verta, joka mahdollisesti on peräisin dinosauruksesta, ei ole toivoakaan, että näistä muinaisjäänteistä saataisiin dinosauruksen dna:ta. Perimäaines ei säily ehjänä siinä kivettymisprosessissa, jossa meripihka muodostuu.

Tutkimuksen julkaisi Nature Communications.