Uutiset

Uusi nanokeksintö voi tuoda mikroskoopin ominaisuudet älypuhelimeen

Tutkijaryhmä suunnitteli maailman pienimmän spektrometrin. Sen ansiosta jopa älypuhelimen kameralla voi tulevaisuudessa arvioida esimerkiksi lääkkeiden ja elintarvikkeiden laatua.
nanowire spectrometer imaging a cell. image ella maru studio
Taiteilijan näkemys nanolankaspektrometristä kuvantamassa solua. Kuva: Ella Maru Studio.

Spektrometri on valon spektriä mittaava laite, jota käytetään laajasti teollisuudessa ja tieteellisessä tutkimuksessa. Optisilla spektrometreillä voidaan tutkia niin miljoonien valovuosien päässä olevia galakseja kuin proteiinimolekyylien ominaisuuksia.  Nyt Aalto-yliopiston tutkijat ovat yhdessä kansainvälisten kollegoidensa kanssa kehittäneet maailman pienimmän, vain yksittäisestä nanolangasta koostuvan spektrometrin. Cambridgen yliopiston johtama tutkimus julkaistiin juuri Science-lehdessä.

Suurin osa spektrometreista mittaa valon eri spektrikomponentteja erillisillä elementeillä, mikä tekee laitteiden kutistamisesta kolikkoa pienemmiksi haastavaa.  Nyt kehitetty laite on kooltaan vain alle tuhannesosa aiemmissa tutkimuksissa kehitetyistä laitteista. Tutkijat käyttivät nanolankaa, jonka materiaalikoostumus vaihtelee sen eri kohdissa. Nanolangan eri osiot reagoivat näkyvän valon spektrin eri väreihin. Osioista saatavat yksittäiset vasteet syötetään tietokonealgoritmiin, jolla voidaan rekonstruoida saapuvan valon spektri.

 ”Nanolangan ainutlaatuinen rakenne mahdollistaa valon eri värien tehokkaan erottelun”, sanoo professori Zhipei Sun Aalto-yliopistosta.

”Lähestymistapamme mahdollistaa spektroskopialaitteiden ennennäkemättömän pienentämisen. Ne voidaan asentaa suoraan älypuhelimiin ja saada näin laboratorion tehokkaat analyysitekniikat käden ulottuville”, sanoo tutkimusta johtanut Tawfique Hasan Cambridgen yliopistosta.

Implanteista älylaitteisiin

Yksi lupaavimmista käyttökohteista on biologia. Koska laite on niin pieni, sillä voidaan kuvantaa yksittäisiä soluja suoraan ilman mikroskooppia. Toisin kuin muissa kuvantamistekniikoissa, nanolankaspektrometrilla kerätyt tiedot sisältävät yksityiskohtaisen analyysin jokaisen pikselin kemiallisesta sormenjäljestä. 

Älypuhelimeen asennettua nanospektrometriä voitaisiin hyödyntää esimerkiksi elintarvikkeiden tuoreuden tai lääkkeiden laadun arvioinnissa sekä väärennettyjen esineiden tunnistamisessa.

”Uusia nanolankalaitteita, joilla on ennätysmäinen peittoalue ja laaja spektrivaste, voidaan hyödyntää hyvin erilaisissa akateemisissa ja teollisissa sovelluksissa, kuten biologisissa implanteissa ja puettavissa älylaitteissa”, Zhipei Sun sanoo.

Aalto-yliopistossa tutkitaan nanolankojen valmistusta ja ominaisuuksia sekä kehitetään niiden avulla uusia sovellutuksia fotoniikkaan ja kvanttiteknologiaan.

Julkaisutiedot:

Zongyin Yang et al. ‘Single nanowire spectrometers.’ Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax8814

Lisätietoja

Aalto University / Aalto satellite / photo: Mikko Raskinen

Elektroniikan ja nanotekniikan laitos

Teemme Elektroniikan ja nanotekniikan laitoksella laaja-alaista tutkimusta sähkömagneettisen, mikro- ja nanoteknologian, radiotekniikan ja avaruusteknologian aloilla. Ensimmäinen suomalainen satelliitti Aalto-1 toteutettiin laitoksella opiskelijahankkeena.

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Shankar Deka on sähkötekniikan ja automaation laitoksen apulaisprofessori.
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Robotiikka tarvitsee turvallisia käyttäytymismalleja

Robotiikka ja autonomiset järjestelmät kehittyvät nopeasti. Algoritmit, jotka kestävät häiriöitä ja epävarmuustekijöitä järjestelmässä ja ympäristössä, ovat kehityksen kannalta kriittisiä.
kuva puhelimesta ihmisen kädessä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Kuinka helpottaa tekstin näpyttelyä puhelimella? Tutkijat loivat ensi kertaa ihmisen tekstinsyöttöä simuloivan tekoälymallin

Malli auttaa ymmärtämään, mitkä tekijät sujuvoittavat ja mitkä puolestaan vaikeuttavat puhelimen näpyttelyä erilaisilla käyttäjäryhmillä.
Tundramaisema, jossa maassa yläosastaan avoimia tutkimuskammioita.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkimus selvitti ilmastonmuutoksen vaikutusta tundralla: lämpeneminen voi lisätä hiilen vapautumista hälyttävästi

Ilman ja maaperän lämpeneminen sekä maaperän kuivuminen lisäsi hiilen vapautumista tundran ekosysteemistä.
People registration to SSD
Mediatiedotteet Julkaistu:

Vuoden suurimman kestävyystapahtuman ohjelma julkaistu - mukana muun muassa taloustieteilijä Kate Raworth ja presidentti Tarja Halonen

Aalto-yliopiston ja Helsingin yliopiston Sustainability Science Days -tapahtuma yhdistyy tänä vuonna maailman suurimman kestävyys- ja innovaatiokonferenssin kanssa. Tapahtumassa 2000 asiantuntijaa kokoontuu ratkaisemaan kestävyyshaasteita.