Älylaitteiden teho on kasvanut, kun transistorit ovat kutistuneet. Kuva: Japanexperterna.se / Wikimedia Commons
Älylaitteiden teho on kasvanut, kun transistorit ovat kutistuneet. Kuva: Japanexperterna.se / Wikimedia Commons

Nykyisiä piipohjaisia transistoreja ei voi enää juurikaan kutistaa, koska silloin kvanttimekaniikka alkaa häiritä laitteen toimintaa. Yhdysvaltalaiset tutkijat ohittivat tämän esteen vaihtamalla piin molybdeenidisulfidiin – voiteluaineeseen, jota myydään autojen varaosaliikkeissä.

Tietokoneiden ja muiden älyhärpäkkeiden kehitys on perustunut pitkälti yhä pienempiin puolijohdetransistoreihin. Voittokulku on tähän asti noudattanut niin sanottua Mooren lakia: samaan tilaan pakattu transistorimäärä on pystytty tuplaamaan kahden vuoden välein.

Tutkijat ovat kuitenkin olleet pitkään tietoisia, että raja on tulossa vastaan. Nyt on jo kaupan transistoreja, joiden hilaosa on hieman yli kymmenen nanometriä. Kun vielä nipistetään viisi nanometriä, kvanttimekaniikka astuu peliin.

Hila nimittäin säätelee transistorin kanavan läpi virtaavia elektroneja vähän samaan tapaan hana veden lorinaa altaaseen. Hila siis pysäyttää tai päästää elektronit eteenpäin – ellei se ole liian lyhyt. Raja on viisi nanometriä. Sitä tyngempi hila ei pysty pitämään elektroneja aisoissa.

”Tämä tarkoittaa, ettemme pysty sammuttamaan transistoreja”, tohtorikoulutettava Sujay Desai selittää Berkeley-laboratorion tiedotteessa.

Desay ja hänen kollegansa Berkeleyn, Stanfordin ja Texasin yliopistoista ohittivat tämän esteen hylkäämällä piin. He valmistivat transistorin piin sijaan hiilinanoputkista ja molybdeenidisulfidista (MoS2), jota käytetään muun muassa voiteluaineena.

Transistori toimi, vaikka hiilinanoputkihila oli vain yhden nanometrin mittainen. Vertailun vuoksi: ihmisen hius on peräti 50 000 nanometriä paksu.

”Teimme tähän asti pienimmän transistorin. Oikeilla materiaalivalinnoilla sähköisiä laitteita on siis vielä varaa kutistaa”, kehuu tutkija Ali Javey Berkeley-laboratoriosta.

Professori Moon Kimin mukaan uusi laite hukkasi vähemmän virtaa kuin piihin perustuva.

”Tämä tarkoittaa muun muassa sitä, että tällä teknologialla rakennettua älypuhelinta ei tarvitsisi ladata niin usein”, hän sanoo Texasin yliopiston tiedotteessa.

Vaikka tulos on lupaava, vielä on runsaasti teknisiä pulmia ratkottavana, ennen kuin uusi transistori saadaan sarjatuotantoon.

”Näin pienten hilojen tuotanto vaatii uusia innovaatioita”, Kim kiteyttää.

Tutkimuksen julkaisi Science.

Vesistöissä kasvavat toukat imevät muovia itseensä.

Mikromuovi eli alle viiden millin kokoinen ja vielä huomattavasti pienempi muovisilppu on tiedostettu valtavaksi ongelmaksi merissä ja vesistöissä.

Vaatteista, kosmetiikasta ja muista tuotteista irtoava mikromuovi päätyy luontoon eikä poistu sieltä. Ravinnon mukana sitä päätyy eläimiin, ja muovi kiertää ravintoketjussa.

Nyt Belfastin ja Readingin yliopistojen tutkijat ovat tehneet huolestuttavan havainnon. Hyttyset ja muut hyönteiset levittävät mikromuovia myös maanpäällisiin ravintoketjuihin, he raportoivat Biology Letters -lehdessä.

Hyönteisten toukat kasvavat vedessä, jossa ne siivilöivät mikroskooppisia muovinpalasia sisäänsä ruoan mukana. Muovi säilyy toukassa, kun se muodonmuutosten myötä kasvaa aikuiseksi hyönteiseksi.

Tutkijat syöttivät lintuhyttysen toukille mikroskooppisia muovinpalasia, kooltaan 2–15 mikrometriä. Mikrometri on millimetrin tuhannesosa. Mitä pienempää muovi oli, sitä enemmän sitä päätyi toukkiin.

Ällistyttävä havainto oli, että muovi ei hävinnyt toukista mihinkään, kun ne kokivat muodonmuutoksen ja kasvoivat aikuisiksi. Täysikasvuisessa lintuhyttysessä muovia oli huomattavia määriä.

”Toukat suodattavat ravintoa suuhunsa eivätkä ne erota, mikä on muovia ja mikä ruokaa. Ne syövät levää, joka on suunnilleen saman kokoista kuin mikromuovi”, kertoo eläintieteen professori Amanda Callaghan Belfastin yliopistosta The Guardian -lehdessä.

Callaghan pitää erittäin todennäköisenä, että myös muiden hyönteislajien vedessä elävät toukat syövät mikromuovia ja kuljettavat sitä aikuisina ympäriinsä. Hyönteiset päätyvät ruoaksi muun muassa linnuille, lepakoille ja hämähäkeille, ja sitä kautta muovia kulkeutuu maanpäällisiin ravintoketjuihin.

”Hyönteisparvien mukana muovia voi nousta ilmoille suuria määriä. Se on todella masentavaa. Tämä muovi ei katoa ikinä mihinkään”, tutkimusta johtanut Callaghan valittelee.

Englannissa mikromuovia on löydetty jo esimerkiksi päivänkorennoista ja vesiperhosista. Walesin joissa jopa puolella tutkituista hyönteisentoukista on mikromuovia sisuksissaan.

Merilinnuistakin on jo löydetty mikromuoveja, mutta aiemmin ei ole tutkittu, voisivatko ne levitä ravinnosta hyönteisten välityksellä.

”Tämä on aiemmin tuntematon reitti. Se altistaa sellaisetkin eläimet, jotka tavallisesti eivät muoville altistu. Emme vielä tiedä vaikutuksia”, Callaghan sanoo.

Valveilla makaaminen tekee vuoteesta vihollisen, joka estää nukkumisen.

Hyvä yöuni on terveytemme elintärkeitä peruspilareita. Se elvyttää kehon, uudistaa soluja, hoitaa mieltä, huoltaa muistia ja suojaa sairauksilta.

Univaje toimii päinvastoin ja on elimistölle myrkkyä.

Se heikentää muistia, häiritsee tunne-elämää, koettelee aineenvaihduntaa ja immuunipuolustusta ja altistaa sairauksille, kuten diabetekselle, sydän- ja verisuonitaudeille, mielenterveyden häiriöille ja aivorappeumille, esimerkiksi Alzheimerin taudille.

Jokainen nukkuu joskus huonosti, mutta toisilla univaikeudet kroonistuvat. Paradoksaalisesti ihminen alkaa silloin pelätä, ettei saa unta, niin paljon, ettei saa unta. Sänky ei ole enää ystävä vaan vihollinen.

Perinteisesti pitkäaikaista unettomuutta on hoidettu lääkkeillä, mutta nykyisin niitä ei enää suositella. Tilalle on tullut lääkkeettömiä vaihtoehtoja, kuten kognitiivis-behavioraalinen cbt-terapia.

Sänky on vain nukkumista varten

Cbt-terapian ytimessä on nukkumista haittaavien pelkojen ja muiden kielteisten ajatusmallien horjuttaminen ja purkaminen.

Tässä yksi tärkeä keino on rajoittaa vuoteessa oloa, sillä pahimmillaan oma sänky on uniongelmaiselle ärsyke, joka estää nukkumisen. Hän on ehdollistunut siihen, että sängyssä odottaa kurja yö.

”Tarkoituksena ei ole rajoittaa nukkumista vaan vuoteessa oloa. Jokainen vuoteessa valveilla oltu hetki vahvistaa negatiivista yhteyttä valveen ja vuoteen välillä”, sanoo Helsingin uniklinikan toiminnanjohtaja Anne Huutoniemi, joka hoitaa uniongelmaisia cbt:llä.

Käytännössä ensin arvioidaan, miten kauan uneton todellisuudessa nukkuu silloin, kun kokee, ettei nuku silmän täyttä. Jos keskiarvoksi saadaan vaikkapa 5,5 tuntia yössä, siitä tehdään vuoteessaoloaika, ja ihminen alkaa mennä nukkumaan vuoteessaoloaikansa verran ennen tavanomaista ylösnousuaikaansa.

Aluksi aikataulua noudatetaan kaksi viikkoa. Jos uneton ei saa unta puolen tunnin kuluessa sänkyyn menosta tai herää yöllä ja virkistyy, hänen on noustava sängystä ja pysyttävä sieltä poissa, kunnes vireys taas vaihtuu väsymykseen.

Jos kahden viikon jälkeen suurin osa sovitusta vuodeajasta kuluu unessa, nukkumaanmenoa voidaan alkaa aikaistaa 15 minuuttia viikossa. Tätä jatketaan, kunnes saavutetaan ideaaliaika, joka kerryttää unta sopivasti.

 

Lue lisää

Tiede-lehdessä 11/2018 on pitkä artikkeli, jossa lääketieteeseen erikoistunut tiedetoimittaja Mari Heikkilä kertoo, miten aivot ehdollistuvat pelkäämään nukkumaan menoa, miten hyviä tuloksia cbt-hoito on tuottanut ja miten itse kukin voi auttaa itseään nukahtamaan helpommin.

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.