Suomessakin kehitellään joustavia näyttöjä. Kuva: Sirpa Räihä / HS
Suomessakin kehitellään joustavia näyttöjä. Kuva: Sirpa Räihä / HS

Nanolangat venyvät jopa kolminkertaiseen pituuteen ja palaavat muotoonsa.

Taipuisasta elektroniikasta – kuten ranteen ympärille kietaistavista puhelimista – haaveillaan, mutta vaikeutena on löytää tarpeeksi joustavia materiaaleja. Uusi tutkimus on löytänyt sellaisia.

Kun mennään tarpeeksi pieneen mittakaavaan, tutuilla alkuaineilla on erikoisia ominaisuuksia. Alle 40 nanometrin paksuiset hopealangat ovat sekä joustavia että kestäviä, havaitsivat yhdysvaltalaisen Vermontin yliopiston tutkijat. Yksi nanometri on millimetrin miljoonasosa.

Tutkijat tarkastelivat näitä erittäin ohuita lankoja elektronimikroskoopilla ja mallinsivat aineen ominaisuuksia supertietokoneella. 40 nanometriin asti hopealangat käyttäytyvät kuin metallin odottaisikin käyttäytyvän.

Tätä pienemmässä mitassa alkaa kuitenkin tapahtua kummia.

”Hopeasta tulee hyytelömäistä ja puristettaessa pehmeää. Sitten se palautuu hitaasti muotoonsa”, kuvaa tutkimukseen osallistunut konetekniikan professori Frederic Sansoz Vermontin yliopistosta.

Aiemmin on tiedetty, että hopea käyttäytyy näin alle kymmenen nanometrin mittakaavassa. Se ei ole kuitenkaan kovin lujaa. Nyt tutkijat kiinnittivät huomiota 10–40 nanometrin luokkaan. Tässä paksuudessa hopeisten nanolankojen ominaisuudet näyttäisivät olevan parhaimmillaan. Ne joustavat yhtä hyvin kuin ohuemmat langat, mutta ovat myös lujia.

”Kun lankaa vetää, sen pintaan tulee pieniä vaurioita, mutta atomien diffuusio korjaa pinnan. Aine venyy ja venyy jopa kolminkertaiseen pituuteen”, Sansoz kertoo.

Kyse on hopea-atomien kiderakenteen erikoisesta ominaisuudesta. Kun lanka on vain muutaman sadan atomin paksuinen, suurin osa atomeista on langan pinnalla. Niiden diffuusio tai liike kiderakenteessa mahdollistaa sen, että hopea käyttäytyy lähes nestemäisesti huoneenlämmössä.

Teollisuus on ollut pitkään kiinnostunut nanolankojen sovelluksista elektroniikassa, mutta Sansozin mukaan aiemmin ei ole tiedetty, minkä vahvuinen lanka olisi parasta. Sopivasta nanolangasta voisi tehdä sähköä johtavan, valoa läpäisevän ja taipuisan verkon, joka voisi mahdollistaa esimerkiksi taipuisat kännykät.

Suomessakin erilaisten nanolankojen ominaisuuksia tutkitaan esimerkiksi Aalto-yliopistossa.

Tutkimuksen julkaisi Nature Materials.

Ihotulosteen anturin voi pestä pois vedellä. Kuva: McAlpine group / University of Minnesota
Ihotulosteen anturin voi pestä pois vedellä. Kuva: McAlpine group / University of Minnesota

”Kätevä kuin Sveitsin armeijan linkkuveitsi”, kehuu tutkija.

Anturi on tulostettu ensi kertaa suoraan iholle 3d-tulostimella. Tällainen tuloste voi esimerkiksi aistia ympäristön kemiallisia aineita.

Tulosteeseen voi liittää aurinkokennot. Valmistajan eli Minnesotan yliopiston mukaan tekniikka sopisi esimerkiksi sotilaille.

”Tulostimen voi ottaa repusta ja printata sillä anturin tai muun elektroniikan suoraan iholle. Tulostin olisi kätevä kuin Sveitsin armeijan linkkuveitsi”, sanoo Minnesotan yliopiston apulaisprofessori Michael McAlpinen PhysOrg-verkkojulkaisussa.

Menetelmän julkaisi Advanced Materials -lehti. Yliopiston video näyttää, kuinka elektroniikka tulostuu iholle.

"Tämän voi tehdä kannettavalla ja kevyellä tulostimella, joka maksaa alle 400 dollaria (330 euroa)”, sanoo McAlpinen.

Tulostin mukautuu käden pieniin liikkeisiin konenäön avulla.

”Vaikka yrittäisi kuinka pitää kättä paikallaan, käsi liikkuu hieman. Kädet ovat muutenkin erilaisia”, sanoo McAlpinen.

Konenäkö seuraa käden liikkeitä pienten merkkipisteiden avulla. Tulostukseen laite käyttää mustetta, joka on valmistettu hopeahiutaleista. Se kovettuu huoneenlämmössä. Yleensä 3d-tulosteet täytyy kovettaa korkeissa lämpötiloissa.

Kun haluaa tulosteen pois kädestään, voi sen irrottaa pinseteillä tai huuhtoa pois vedellä.

Arkielämässä iholle printattavalla biotulosteella voisi hoitaa haavaa. Tutkijat ovat jo kokeilleet haavan hoitoa hiirillä.

Myös ihonsiirto voisi onnistua. Joskus iholle ehkä tulostuu ”biomustetta”. Musteessa on uusia ihosoluja, jotka korvaavat sairaan ihon.

Tietoisuus ei ole vakaa tila vaan vaihtelee alati. Se tarjoaa tilaisuuksia oudoille aistimuksille. Kuva: iStock

Muinaisen kalliotaiteen kuvajaiset tuotti muuntunut tietoisuus. Se syntyy meidänkin aivoissamme.

Kalliotaidetta tehtiin kaikilla asutuilla mantereilla kymmeniätuhansia vuosia. Suomestakin sitä tunnetaan yli viidentuhannen vuoden takaa.

Jos olet joskus katsellut kuvia näistä maalauksista tai uurroksista, olet varmaan pannut merkille, kuinka samankaltaisia ne ovat maailman eri puolilla.

Kaikkialla kiveen on laadittu ristikoita, siksakkeja, aaltoviivoja, täpliä, kaaria ja spiraaleja. Yhtä lailla yleismaailmallisia ovat eläimet, ja joka puolella on kuvattu paljon myös ihmisiä.

Ihmisissä huomiota kiinnittää yhtäläinen kahtalaisuus. Osa toimittaa selvästi arkisia askareita, osa kokee jotain yliluonnollista. Heillä saattaa olla linnun pää, peuran sarvet tai leijonan häntä.

Menneisyytemme tutkijoilla on selitys samankaltaisuuteen. Se löytyy aivoistamme.

Tietoisuus on universaali

Tietoisuuden syvintä olemusta etsitään yhä, mutta yksi asia näyttää selvältä: aivomme tuottavat kaikille yhteistä tajunnan sisältöä.

Esihistoriallista ihmismieltä tutkiva Steven Mithen laskee, että universaali tietoisuus syntyi noin 50 000–60 000 vuotta sitten, samoihin aikoihin, kun meidän nykyisten ihmisten esivanhemmat purkautuivat Afrikasta maailmalle. Silloin aivorakenteissa tapahtui muutoksia, jotka mahdollistivat uudet kollektiiviset innovaatiot.

Kalliotaiteessa tämä näkyy aiheiden samanlaisuutena.

Yhteiset sisällöt syntyvät muuntuneessa tietoisuuden tilassa, jossa aivot tuottavat kuvia ihan itsestään, ilman visuaalisia ärsykkeitä. Tutkijat kutsuvat sisäsyntyisiä aistimuksia entoptisiksi kuviksi, mutta he eivät osaa vielä sanoa, miten aivot niitä tarkkaan ottaen tekevät. Se tiedetään, että havainnot etenevät vaiheissa abstrakteista kuvioista hallusinaatioihin ja että aivot ovat mukana laajalti.

Kuka vain voi kokea

Myös se on käynyt tutkimuksissa ilmi, että entoptisia havaintoja voi syntyä kenen tahansa päässä.

Tilaisuuksia tarjoaa tietoisuuden häilyvyys. Tajuntamme ei näet ole vakaa vaan vaihtelee tilasta toiseen. Erityisen altis harha-aistimuksille tietoisuus on silloin, kun se on kääntynyt sisäänpäin, itseen.

Entisaikain samaanit näkivät oman kulttuurinsa pyhiä ja pahoja, me voimme nähdä enkelin, kuolleen omaisen tai hirviön. Yhdysvaltalaistutkimuksen mukaan yliluonnolliset aistimukset ovat yleisiä. Sellaisen on kokenut joka toinen maailman ihminen.

 

Lue lisää

Huhtikuun Tiede-lehdessä on pitkä artikkeli, jossa kalliotaidetta tutkiva psykologi Mauno Niskanen valaisee universaalin tietoisuuden ja entoptisten aistimusten syntyä.

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.