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.

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.