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

Zhipei Sun

Zhipei Sun

Elektroniikan ja nanotekniikan laitos
Professori (Associate Professor)
aalto2 andaalto1 satellites

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:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Aalto-yliopiston vesitutkimus
Tiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Suomalaisyrityksistä maailman vesivastuullisimmat – uusi tiekartta näyttää suunnan

Aalto-yliopiston, Luonnonvarakeskuksen ja VTT:n maa- ja metsätalousministeriön rahoituksella laatiman tiekartan tavoitteena on, että suomalaisyritykset ovat vuonna 2030 vesivastuullisimpia maailmassa.
Illustration on beige background: two students painting a big yellow lightbulb.
Tiedotteet, Opinnot Julkaistu:

Hae Aalto Thesis -projektiin: HSL - Ohjelmistotuotanto 2.0!

Aalto Thesis -ohjelman projektihaku maistereille on auki. Lue lisää HSL:n projektista ja hae mukaan!
Tiina Tuurnala, Alumna of the Year 2019, School of Engineering
Nimitykset, Tiedotteet Julkaistu:

Tiina Tuurnala Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulun Vuoden alumni 2019

”Nykyinen tehtäväni on mahtava näköalapaikka, jossa voin yhdessä muiden toimijoiden kanssa tehdä työtä kohti nollapäästöistä merenkulkua.”
Materiaali pohjautuu keväällä järjestettyyn kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.
Tiedotteet Julkaistu:

Ilmainen opiskelupaketti someilmiöistä: Mitä jokaisen tulisi tietää verkkohäiriköinnistä, someriippuvuudesta ja valeuutisista?

Materiaali pohjautuu kiiteltyyn luentosarjaan. Tekijät toivovat mukaan erityisesti nuoria, sillä heidän arjessaan sosiaalinen media on tiiveimmin mukana ja neljännes nuorista on joutunut kiusatuksi somessa.