Pentagrafeeni koostuu hiiliatomeista, jotka ovat järjestyneet viisikulmioiden muotoon. Kuva: Virginia Commonwealth University
Pentagrafeeni koostuu hiiliatomeista, jotka ovat järjestyneet viisikulmioiden muotoon. Kuva: Virginia Commonwealth University

Kolme edellistä tärkeää saman hiiliperheen löytöä ovat fullereeni, nanoputki ja grafeeni.

Hiiliatomit voivat järjestyä myös viisikulmaiseen muotoon. Se on todistettu tosin vasta tietokoneen avulla.

Materiaalien tutkijat kuitenkin uskovat, että viisikulmaisen atomikerroksen voi valmistaa. Ja ehkä sellainen myös löytyy joskus luonnosta.

Materiaalien tutkijat kutsuvat löytöä pentagrafeeniksi. Etuliite penta tulee kreikasta ja tarkoittaa lukua viisi.

Pentagrafeenin mallin rakensivat Virginia Commonwealthin yliopiston materiaalien tutkijat Richmondissa Yhdysvalloissa, apunaan kiinalaisia ja japanilaisia tutkijoita. Ryhmä raportoi tutkimuksestaan Pnasissa.

Pentagrafeeni on hyvin ohut, vain yhden atomikerroksen paksuinen grafeeni. Pentagrafeenista on laskettu, että se on hyvin vakaa ja se kestää lämpöä ja värähtelyä.

Materiaali voi osoittautua hyödylliseksi puolijohteena. Sille voi löytyä sovelluksia esimerkiksi elektroniikassa, biolääketieteessä ja nanotekniikoissa.

”Kolme edellistä tärkeää saman hiiliperheen löytöä ovat fullereeni, nanoputki ja grafeeni. Ne kaikki ovat puhdasta hiiltä ja ovat järjestyneet omaan muotoonsa. Nyt löydetty pentagrafeeni täydentää tätä joukkoa”, sanoo materiaalin yksi löytäjä ja siitä raportin kirjoittanut Puru Jena yliopistonsa tiedotteessa. Hän on Virginia Commonwealthin yliopiston fysiikan professori.

Myös tavallinen timantti kuuluu puhtaiden hiilien ryhmään. Sekin on puhdasta, mutta eri tavalla järjestynyttä hiiltä.

Pentagrafeenin paras esikuva on kuitenkin grafeeni. Siinä hiiliatomit ovat järjestyneet yhteen kerrokseen lakanaksi, ja atomit ovat kuusikulmion muodossa. Grafeenia osattiin eristää ensi kertaa vuonna 2004. Sen löytäjät saivat fysiikan Nobelin vuonna 2010. Siksi tutkijat odottavat myös pentagrafeenilta paljon.

Pekingin yliopistossa löytöä oli tekemässä professori Qian Wang. Hän sai idean pentagrafeeniin pekingiläisessä ravintolassa, jossa oli katukuva Kairosta. Egyptin pääkaupungissa käytetään paljon viisikulmaisia laattoja katujen päällysteinä. ”Lähetin niistä kuvan oppilaalleni. Hän sanoi, että voisimme yrittää mallintaa sitä.”

Tietokoneella tarkasteltaessa pentagrafeeni osoittautui yksinkertaiseksi, vahvaksi ja vakaaksi.

Pentagrafeenin osia esiintyy esimerkiksi 60-atomisessa fullereenissa. Jalkapallomaisessa mallissa viisiatominen hiilen muoto yhdistää kuusikulmaisia atomien kokonaisuuksia. Lopputulos on pallomainen fullereeni.

Tällä kertaa tutkijat saivat mallinnettua lakanan yksinomaan viisikulmaisista hiiliatomeista.

Mallinnus viittaa siihen, että joissain sovelluksissa se olisi jopa ihmeaine grafeenia parempi. Grafeenia on kuvattu hyvin vahvaksi ja lupaavaksi hiiliyhdisteeksi, ja tutkimus käy sen ympärillä kuumana. Materiaalien tutkijat odottavat siltä ennen pitkää monia sovelluksia eri tuotteisiin.

Pentagrafeeni kestäisi jopa tuhannen Kelvinin lämpötiloja ja olisi hyvä puolijohde. Jos lakanamaisen pentagrafeenin kääräisee rullalle, siitä tulee hiilinanoputki. Rullan sisälle voi ujuttaa eri materiaalien yhdistelmiä ja katsoa, miten käy. Tuloksena voisi olla uusia tuotteita.

Pentagrafeeni myös venyy hyvin monessa suunnassa, paremmin kuin kuusikulmainen grafeeni.

Pentagrafeenin löytäjät yrittävät nyt valmistaa sitä keinotekoisesti. Ainetta voi piillä luonnossakin, mutta sitä vain ei ole vielä löydetty. Grafeeni löytyi tavallisesta noesta.

"Meillä on hyviä ideoita, mutta ne ovat vielä teoria. Löytö voi kuitenkin avata uuden haaran hiiliyhdisteiden tutkimisessa”, kommentoivat tutkijat löytöä.

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