Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat rakentaneet mustekalan silmää muistuttavan linssin, joka koostuu sadoista tuhansista muovikerroksista. Kerroslinssi saattaa hyvinkin tietää optista vallankumousta.
Perinteiset linssit on muotoiltu kaareviksi niin, että n...

Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat rakentaneet mustekalan silmää muistuttavan linssin, joka koostuu sadoista tuhansista muovikerroksista. Kerroslinssi saattaa hyvinkin tietää optista vallankumousta.

Perinteiset linssit on muotoiltu kaareviksi niin, että ne fokusoivat valon yhteen paikkaan: mitä vahvempi linssi, sitä kaarevampi pinta. Siksi vahvoista linsseistä tulee paksuja ja painavia.

Silmien luonnolliset linssit sen sijaan rakentuvat eri tiheyttä olevista kerroksista, jotka ohjaavat valon taittumista. Valo näet taittuu (ja heijastuu), kun se siirtyy tiheämmästä aineesta harvempaan tai päin vastoin: taittuminen on sitä voimakkaampaa, mitä suurempi tiheysero aineilla on. Niinpä esimerkiksi täysin tasainen pinta, jonka tiheys muuttuu reunoja kohti, voi fokusoida valon yhteen pisteeseen samalla tavalla kuin kaareva linssi.

Biologisissa linsseissä voi olla satoja tuhansia ohuita kerroksia, joilla on eri tiheys. Kerrokset muodostavat hiljalleen muuttuvan tiheysprofiilin, joka auttaa fokusoimaan valoa. Ihmisen silmä rakentuu 22 000 kerroksesta. Vesieläimet tarvitsevat maaeläimiä voimakkaammat linssit, sillä veden tiheys on suurempi kuin ilman. Esimerkiksi mustekalan silmä fokusoi valoa viisi kertaa voimakkaammin kuin ihmissilmä.

Niinpä Eric Baerin tutkimusryhmä, joka toimii Case Western yliopistossa Ohiossa, päätti matkia mustekalan silmää. Ryhmä valmisti 50 mikrometrin (metrin miljoonasosan) paksuisia muovikalvoja, joissa on noin 6 000 ohutta nanokerrosta (metrin mijardisosan paksuista kerrosta).

Nanokerrokset valmistettiin kahdesta muovista, joilla on eri tiheys. Vaihtelemalla eri muovia olevien kerrosten määrää ja järjestystä tutkijat valmistivat sata erilaista muovikalvoa. Kalvot järjestettiin pinoon niin, että seuraavan taitekerroin erosi edellisen taitekertoimesta prosentilla. Kun kerrosmateriaali muotoiltiin palloksi, se fokusoi valoa yhtä hyvin kuin mustekalan silmä.

Tutkimuryhmä uskoo pystyvänsä tekemään samalla menetelmällä paljon voimakkaampiakin linssejä. Naturen verkkouutinen kertoo Baerin innostuksesta: ”Pystymme tekemään kalvoja millä tahansa taitekertoimella.” Baer on jo ehtinyt tehdä itselleen sopivat silmälasit nanokerroksista. Linssit ovat yhtä hyvät kuin kaupasta ostetut, mutta täysin tasaiset.

Tasaisuuden lisäksi kerroslinssin vahva puoli on muunneltavuus. Sen fokus muuttuu helposti vaihtelemalla nanokerrosten keskinäistä sijaintia ja laatua. Seuraavaksi tutkijat yrittävät valmistaa linssin joustavasta muovista niin, että fokusta voisi muuttaa puristamalla. Näin saataisiin kevyt ja suhteellisen halpa linssi, jonka fokusta voidaan kaukosäätää.

Taiteilijan näkemys supermassiivisesta mustasta aukosta. Se ahmii ainetta ja säteilee hurjasti. Kuva: Nasa
Taiteilijan näkemys supermassiivisesta mustasta aukosta. Se ahmii ainetta ja säteilee hurjasti. Kuva: Nasa

Eniten silti luettiin uutista Pääsiäissaaren patsaiden kivihatuista.  

1. Pääsiäissaaren kivihattujen arvoitus ratkesi

Muinaiset pääsiäissaarelaiset hyödynsivät fysiikkaa nokkelasti.

2. Suomalaisten yleisin veriryhmä altistaa ärjylle ripulille

Tietty kolibakteeri tarttuu suoliston seinämään herkemmin, jos henkilö kuuluu A-veriryhmään.

3. Hivin siedon salaisuus alkaa paljastua

Prosentin murto-osalla hiv-tartunnan saaneista on poikkeuksellisia tappajasoluja, jotka ilmeisesti vangitsevat sairastuneet solut imukudokseen.

4. Afrikan vanhimmat apinanleipäpuut kuolevat oudosti

Kolmestatoista vanhimmasta yhdeksän on kuollut täysin tai osittain viime vuosikymmenen aikana.

5. Alzheimer voi vaeltaa kuin syöpä

Tautiproteiinia valmistuu elimistössä muuallakin kuin aivoissa.

6. Kivikauden heimosodat niittivät valtaosan miehistä

Tappamisen jäljet näkyvät yhä geeneissämme, osoittaa Stanfordin yliopiston uusi tutkimus.

7. Ihminen haistaa toisen pelon

Hammaslääkäriopiskelijat tekivät enemmän virheitä, kun he harjoittelivat operaatioita nukella, jolle oli puettu ahdistuneen ihmisen aiemmin käyttämä paita.

8. Suurtutkimus laittoi huumeet vaarallisuusjärjestykseen

Huumeista ”taikasienet” vievät käyttäjiä vähiten sairaalaan, kertoo maailmanlaajuinen kyselytutkimus.

9. Silmälasit saattavat todella kieliä älystä

Älykkyyteen vaikuttavat geenit ovat yhteydessä myös huonompaan näkökykyyn.

10. Hirviömäinen musta aukko kasvaa ennätysvauhdilla

Musta aukko nielee Auringon verran massaa kahdessa päivässä.

Tiede-lehden päivittäiset tiedeuutiset jäävät kesätauolle ja palaavat 1. elokuuta.

Ilmaviljely vauhditti siemenperunoiden tuotantoa.

Uusi suomalainen varhaisperuna Jussi tuli markkinoille kolme vuotta sitten. Lajike osoittautui niin suosituksi, että siemenperunat ovat kahtena keväänä loppuneet kesken. Vasta täksi kaudeksi sitä oli ammattiviljelijöille riittävästi, 500 tonnia.

Suuri kysyntä yllätti kaikki.

Jussin siemeniä alettiin kasvattaa Suomen siemenperunakeskuksessa myös aeroponisesti, ilman multaa, koska niitä piti saada viljelijöille paljon ja nopeasti. Perinnäisellä tavalla olisi saatu riittävä määrä siemenperunoita viidessä vuodessa, mutta uusi ilmaviljelymenetelmä nopeutti tuotantoa.

Aeroponisten perunoiden varret varttuvat luonnonvalossa tai ledien loisteessa kaapin päällä, juuret ja maavarret taas venyvät kaapin sisällä pimeässä. Juuristoon ja mukulavyöhykkeelle vain ruiskutetaan ajoittain ravinnesumua.

Jos mukulat poimitaan 30–35-millisinä, kasvi innostuu tekemään niitä jatkuvasti lisää. Kasvi ei ymmärrä vanheta vaan kasvaa ja kasvaa. 

Keskimäärin menetelmä kymmenkertaistaa sadon. Jos turpeessa kehittyy vaikka kolme mukulaa, aeroponisesti niitä syntyy vähintään 30.

Työläs jalostaa

Ajatus uudesta suomalaista perunalajikkeesta syntyi toistakymmentä vuotta sitten. Tavoitteena oli kehittää kaunis, maukas, satoisa ja aikaisen kevään kylmässä maassa selviävä peruna. Sen piti myös kestää tauteja ja soveltua Suomen lyhyeen kasvukauteen ja runsaaseen valoon.

Helpommin sanottu kuin tehty. Perunan perimä sisältää neljä versiota jokaisesta geenistä, kun esimerkiksi ihmisellä niitä on kaksi. Tämän vuoksi kahden perunalajikkeen risteyttäminen tuottaa tuhansia erilaisia vaihtoehtoja. Jotta kaikki halutut ominaisuudet saadaan samaan kasviin, tarvitaan runsaasti jälkeläisiä, joista karsia.

Vuosien jalostustyö tuotti Jussin. Muutamassa vuodessa se on kahmaissut kolmasosan varhaisperunan 800 viljelyalasta. Kahdella muulla kolmanneksella kasvaa Timoa ja saksalaista Solistia. 

Missään muualla kuin Suomessa ja Ruotsissa ei kuitenkaan ymmärretä varhaisperunan arvoa. Jussi sai nimensäkin siitä, että sitä on tarkoitus syödä juhannuksena.

 

Lue lisää

Kesäkuun Tiede-lehdessä on pitkä artikkeli, jossa tiedetoimittaja Arja Kivipelto kertoo, miten uuden perunalajikkeen kehitys ideasta lautasille eteni. Hän kertoo myös, mistä peruna on peräisin – ja miten ja miksi se valloitti maailman.

Jos aihe kiinnostaa, käy ostamassa paperilehti tai iPad-digilehti.

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea artikkelin kirjautumalla tilaajatunnuksillasi Digilehdet-palveluun

Ellet ole vielä aktivoinut digilukuominaisuutta, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.

Ellet ole tilaaja, voit hyödyntää maksutonta tutustumistilausta, joka tarjoaa neljän viikon lukuoikeuden Tiede-lehden artikkeleihin.

Pääset tekemään tilauksen klikkaamalla tätä artikkelilinkkiä