Turun yliopiston tutkijat ovat keksineet uuden röntgenkuvantamismenetelmän, joka perustuu hackmaniitti-nimisen luonnonmineraalin värinvaihto-ominaisuuteen.
Luonnonkivi hohtaa pimeässä ja vaihtaa väriään valkoisesta pinkkiin tai violettiin uv-säteilyn vaikutuksesta.
Jo aiemmin on julkaistu alustavia tuloksia hackmaniitin värjäytymisestä myös röntgensäteilyssä. Ei ole kuitenkaan tiedetty, kuinka väri syntyy tai voiko ominaisuutta jotenkin hyödyntää.
”Nyt kokeilimme ensimmäistä kertaa röntgenkuvantamista käyttäen hackmaniitista valmistettua pintaa kuvauslevynä ja tulokset olivat erittäin innostavia”, kertoo dosentti Mika Lastusaari.
Tulokset julkaisi Advanced Optical Materials -lehti. Turkulaisten lisäksi tutkimukseen osallistuivat Lyonin yliopisto, Karlsruhen tekninen korkeakoulu ja São Paulon yliopisto.
Atomien seostaminen vaikuttaa värinvaihtoon
Mika Lastusaaren johtama älykkäiden fotonisten materiaalien ryhmä tekee työtään yliopiston kemian laitoksessa.
Ryhmä valmistaa hackmaniittia keinotekoisesti, jolloin materiaalin ominaisuuksia voidaan hallita ja mukauttaa erilaisiin tarpeisiin lisäämällä tai korvaamalla atomeja materiaalin perusrakenteessa.
Tuoreessa tutkimuksessaan ryhmä selvitti neljän synteettisen hackmaniittilajikkeen käyttäytymistä. Lajikkeet asetettiin Karlsruhessa hiukkaskiihdyttimeen, joka tuottaa energialtaan säädettävää röntgensäteilyä.
”Kaikki näytteet yllättivät positiivisesti ja saimme arvokasta tietoa eri atomien seostamisen vaikutuksesta värinvaihto-ominaisuuteen”, kertoo tutkimusartikkelin ensimmäinen kirjoittaja, tohtorikoulutettava Sami Vuori.
Lisäksi tutkimuksessa selvisi, että värjäytymisen mekanismi voi tapahtua myös atomien sisäkuorten elektronien avulla. Uv-säteilyssä värjäytymiseen osallistuvat vain löyhimmässä olevat ulkokuorten elektronit.
Ihmeaine taipuu moneen
Tutkijat pitävät hackmaniittia suoranaisena ihmeaineena, jota voidaan käyttää monenlaisissa kohteissa.
Turkulaistutkijoiden millimetripaperille asettama kuollut muurahainen, josta otettiin röntgenkuva hackmaniitin avulla. Kuva: Sami Vuori
”Hackmaniitin avulla kuvantamisessa on se hyvä puoli, että siinä ei tarvita kalliita analysaattoreita kuvan näkemiseksi, vaan sen voi nähdä suoraan omin silmin ja tallentaa kameralla”, kertoo luonnonmineraalista väitöskirjansa tehnyt tutkija Isabella Norrbo.
Parasta hänen mielestään on se, ettei syntyvä hackmaniittikalvo ole kertakäyttöinen, vaan kuvan saa poistettua valon tai lämmön avulla. Sen jälkeen samalle kalvolle voi kuvantaa jonkin toisen kohteen.
(Pääkuva Sami Vuori) Hackmaniittikalvolle jää läpivalaistu kuva muurahaisesta röntgenaltistuksen jälkeen. Kuva on otettu tavallisella järjestelmäkameralla.
Aiheesta aiemmin:
