Kun pieni onkin suuri
28.05.2015, klo 14:34•Kommentteja 0
Nanoteknologian mikroskooppisen pienten rakenteiden avulla tuotteisiin voidaan tuoda aivan uusia ominaisuuksia ja säästää raaka-aineita.
Nanoteknologia hyödyntää rakenteita, joiden mittakaava on alle sata nanometriä. Yksi nanometri on miljoonasosa millimetristä.
Koolla ON väliä. Tekniikan tohtori Mika Koskenvuori kertoo, että kun mittakaava menee tarpeeksi pieneksi, niin ilmiömaailma muuttuu.
– Nanorakenteet ovat niin pieniä, etteivät ne paina juuri mitään ja näin painovoiman merkitys on mitätön. Rakenteiden pinta-alan suhde tilavuuteen muuttuu suuremmaksi. Ja pinta on reaktiivinen: se reagoi tehokkaasti ympäristön kanssa.
Koskenvuori on Aalto yliopiston ja VTT:n yhteisen Micronova -tutkimuslaitoksen Nanofabin johtaja. Micronovassa yli 300 henkilöä tutkii ja valmistaa nano- ja mikrorakenteita.
Kitkan optimointia, likaa hylkiviä pintoja, lääketiedettä
Nanoteknologia on jo nyt käytössä lukuisissa kaupallisissa sovellutuksissa. Suurelle yleisölle se lienee tutuinta erilaisista pinnoitteista.
– Nanoteknologian avulla voidaan laatia esimerkiksi pinnoitteita, jotka pienentävät kitkaa, niin että vaikkapa koneen hammasrattaat kestävät pitempään. Samaten sen avulla voidaan tehdä erilaisia likaa hylkiviä pinnoitteita, joista neste valuu pois.
Hiihdon ystävät muistavat myös nanosukset, jotka toimivat ilman voitelua. Niiden niksi on lepo- ja liikekitkan maksimaalinen ero: sukset pitävät, kun potkaistaan, mutta liukuvat muuten mallikkaasti.
Nanoteknologiaa hyödynnetään nykyään myös elintarviketeollisuuden analyyseissa ja elintarvikkeiden kunnon valvonnassa. Sitä käytetään myös esimerkiksi lääketieteen diagnostiikassa.
– Veren tulehdusarvo voidaan mitata nopeasti optisesti, kun potilaalta otetun verinäytteen sekaan laitetaan nanohiukkasia.
Koskenvuori arvioi, että tulevaisuudessa näemme paljon lisää lääketieteellisiä sovellutuksia. Nanohiukkaset voisivat toimia esimerkiksi lääkeaineiden kuljettajina.
– Lääkeaine voitaisiin kapseloida nanorakenteeseen ja ohjata vaikkapa valon avulla elimistössämme juuri oikeaan paikkaan, Koskenvuori visioi.
Keveitä mutta kestäviä rakenteita
Nanoteknologiaa hyödynnetään myös esimerkiksi elektroniikassa ja energiantuotannossa.
– Nykyaikaisia tietokoneita ei olisi olemassa ilman niiden prosessoreissa ja muistipiireissä käytettäviä ohutkalvoja. Kalvot on tehty Suomessa jo 1970-luvulla kehitetyllä ALD-tekniikalla, atomikerroskasvatuksella.
Nanoteknologiaa käytetään aurinkokennoissa pinnoitteissa, jotka imevät mahdollisimman paljon ja heijastavat mahdollisimman vähän auringonvaloa.
– Micronovassa on rakennettu maailman paras, eniten virtaa tuottava aurinkokenno, Koskenvuori myhäilee.
Nanoteknologiaa voidaan hyödyntää myös esimerkiksi tuulivoimaloissa.
– Nanoteknologian avulla kappaleista voidaan tehdä keveämpiä, ilman että kestävyydestä pitää tinkiä. Tuulivoimaloihin saadaan näin suurempia siipiä.
Hallitusti eteenpäin
Nanoteknologiassa on kuitenkin myös riskinsä. On esimerkiksi arvioitu, että jos pienen pieniä hiukkasia joutuu elimistöömme, esimerkiksi hengitysteiden kautta, niin ne voivat aiheuttaa samanlaista vahinkoa kuin asbesti aikoinaan.
– Uusissa tekniikoissa on aina riskejä, jos ne otetaan käyttöön kontrolloimatta. Itse en näe dramaattisia uhkakuvia. On esimerkiksi muistettava, että nanoteknologian osuus laitteen tai esineen kokonaisuudesta on yleensä häviävän pieni. Lisäksi altistumme jo nykyään valtavalle määrälle nanopartikkeleita, jotka syntyvät puun polttamisesta ja diesel-polttoaineista.
Suomessa työturvallisuuslaitoksessa on oma nanoturvallisuuskeskus, jossa selvitetään mikä on erilaisten nanomateriaalien vaikutus ihmiskehoon tai muihin kudoksiin. Se koordinoi myös alan tutkimusta Euroopassa.
Puheista on siirrytty tekoihin
Koskenvuori summaa, että nanomateriaaleilla tuotteisiin voidaan tuoda aivan uudenlaisia ominaisuuksia. Oleellista on myös raaka-aineiden säästö: vähemmällä saadaan aikaan enemmän. Lisäksi likaa hylkivät pinnat vähentävät voimakkaiden pesukemikaalien tarvetta.
Nanoteknologiasta puhuttiin taannoin paljon, mutta nykyään hype on jo hieman laantunut. Puheista on siirrytty tekoihin. Nanoteknologia alkaa muodostua normaaliteknologiaksi.
– Nanoteknologia tulee alalle kuin alalle, Mika Koskenvuori arvioi.
Teksti: Matti Välimäki
Pääkuva: Scanstockphoto