Uutiset

Tutkijat kehittivät metyyliselluloosasta ympäristöystävällisen valokuidun

Tampereen yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet optisia kuituja metyyliselluloosasta, joka on yleisesti käytetty selluloosan johdannainen. Tutkimustulokset avaavat uusia mahdollisuuksia valokuitujen ympäristöystävälliseen valmistamiseen. Tulokset julkaistiin Small-tiedelehdessä.
Luonnoskuva valokuiduista. Kuva: Ville Hynninen and Nonappa.
Luonnoskuva valokuiduista. Kuva: Ville Hynninen and Nonappa.

Edistyneet piilasiset valokuidut kykenevät siirtämään signaaleja valon muodossa kymmenien kilometrien päähän vain vähäisin häviöin. Niiden haittapuolena on kuitenkin hauraus ja joustamattomuus, jonka vuoksi ne soveltuvat huonommin esimerkiksi autoissa, kodeissa, tekstiileissä, laserleikkauksissa, lääketieteellisissä tähystyksissä sekä implantoitavissa laitteissa käytettäviin lyhyen matkan sovelluksiin. Kestävän kehityksen mukainen ratkaisu näihin ongelmiin saattaa olla biopolymeeristä valmistettu valokuitu. 

"Selluloosa on ekologinen raaka-aine, jota on runsaasti saatavilla ja jolla on paljon potentiaalia mitä erilaisimpiin sovelluksiin", kertoo Tampereen yliopiston professori ja Aalto-yliopiston dosentti Nonappa. Hänen tutkimusryhmänsä kehittää biopolymeerisiä valokuituja lyhyen matkan sovelluksiin.

Optisten kuitujen tavanomaiseen valmistusprosessiin saattaa kuulua korkeassa lämpötilassa tai haitallisilla kemikaaleilla suoritettuja käsittelyvaiheita.

"Tutkimuksemme osoitti, että optisia kuituja on mahdollista valmistaa huonelämpötilassa yksinkertaisen ekstruusiomenetelmän avulla ilman kemiallisia sidosaineita hyödyntämällä metyyliselluloosaa sisältävää hydrogeeliä. Näin valmistettu kuitu on erityisen läpinäkyvää, kestävää ja joustavaa, ja sen häviöt ovat vähäisiä", Nonappa sanoo. 

Biopolymeerikuidut soveltuvat monikäyttöisiin antureihin

Tiedonsiirron lisäksi metyyliselluloosasta valmistettuja optisia kuituja voidaan myös muokata muihin käyttötarkoituksiin.

"Hydrogeeliin voidaan lisätä erilaisia molekyylejä ja nanopartikkeleita heikentämättä kuidun mekaanisia ominaisuuksia tai tiedonsiirtokapasiteettia. Tämän mahdollistaa kuitujen käytän erilaisissa anturisovelluksissa", kertoo Tampereen yliopiston tohtorikoulutettava Ville Hynninen.

Jos hydrogeeliin lisätään esimerkiksi proteiinipinnoitettuja kultananoklustereita, lopputuloksena on valoa heijastava optinen kuitu, jota voidaan käyttää myrkyllisten metalli-ionien tunnistamiseen.  

Koska tulokset ovat lupaavia ja raaka-ainetta on runsaasti saatavilla, lisätutkimukset ovat aiheellisia selluloosasta valmistettujen optisten komponenttien ja laitteiden kehittämiseksi.    

Tutkimukseen osallistuivat professori Nonapan tutkimusryhmä Tampereen yliopistosta sekä professori Olli Ikkalan ja professori Zhipei Sunin ryhmät Aalto-yliopistosta. Tutkimus tehtiin Suomen akatemian fotoniikan lippulaiva PREINin, biotalouden tulevaisuuden ratkaisuihin ja materiaalitutkimukseen keskittyvässä FinnCERES-lippulaivan  sekä hybridimateriaalien molekyylimuokkauksen huippuyksikkö HYBERin puitteissa.

Lisätietoa:

Small-tiedelehdessä julkaistu artikkeli: Luminescent Gold Nanocluster-Methylcellulose Composite Optical Fibers with Low Attenuation Coefficient and High Photostability.

Alkuperäinen uutinen Tampereen yliopiston sivuilla

Olli Ikkala

Aalto Distinguished Professor
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

People at the campus
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

CESAER Task Force Openness of Science and Technology vierailee Aallossa

Aalto-yliopisto järjestää CESAER Task Force Openness of Science and Technologyn tapaamisen 16.–17.4.2024.
Kesäinen Otaniemen rantanäkymä, jossa Aalto-yliopiston logo ja tapahtuman nimi sekä VTT:n ja Avoimen tieteen logot.
Kampus, Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Avoimen tieteen ja tutkimuksen kesäpäivät 2024 järjestetään Aalto-yliopistossa

Aalto-yliopisto järjestää Avoimen tieteen ja tutkimuksen kesäpäivät 2024 yhdessä Avoimen tieteen ja tutkimuksen kansallisen koordinaation ja Teknologian tutkimuskeskus VTT:n kanssa.
Jukka Pekola, kuva: Riitta Supperi, Suomen Kulttuurirahasto
Palkinnot ja tunnustukset Julkaistu:

Jukka Pekolalle Suomen Kulttuurirahaston palkinto – ”kvantti kiinnostaa tiede- tai scifi-maailmaa laajemmin”

Professori Jukka Pekola saa Suomen Kulttuurirahaston palkinnon kvanttiteknologiatutkimuksen pitkäaikaisesta edistämisestä ja osallistumisesta ihmiskunnan haasteiden ratkaisemiseen.
Cone Calorimeter Testing
Tutkimus ja taide Julkaistu:

BIOSUOJA-hanke pelastaa ihmishenkiä kehittämällä biopohjaisia palonestopinnoitteita

Lahjakas ryhmä nuoria tutkijoita pyrkii tekemään puusta myrkyttömiä palonestoaineita.