Turun yliopiston tutkijat kehittivät valaisimiin ja diagnostiikkaan edullisen ja auringonvalon sävyä tuottavan materiaalin
Turun yliopistossa on kehitetty luonnon hackmaniittimineraaliin perustuva synteettinen materiaali, joka tuottaa laajaspektristä valo lampuissa. Kemian laitoksen epäorgaanisen materiaalikemian tutkimusryhmä pystyy näin tarjoamaan edullisen ja aidomman auringon valoa toistavan materiaalin kuin nykyisin käytettävät lantanidit.
Turun yliopiston tiedote 24.5.2017
Tutkimusryhmän kehittämä hackmaniitti sisältää vain yleisiä ja myrkyttömiä alkuaineita. Siten hackmaniitin tuotantokustannukset ovat vähäiset ja siitä ei muodostu vaikeasti hävitettävää jätettä tai terveysriskejä.
– Hinnan halpuus on myös valttina diagnostiikkasovelluksissa, joissa nykyisin käytettävät lantanidileimat ovat kalliita. Kestoluminesenssiominaisuutensa vuoksi hackmaniitit eivät myöskään vaadi kalliita aikaerotteisia spektrometrejä loisteen mittaamiseen, dosentti Mika Lastusaari sanoo.
Hän arvioi, että hackmaniitit löytävät sovelluskohteita myös hankalien olosuhteiden hoitopaikkadiagnostiikassa, sillä hackmaniittien loisto voidaan virittää myös auringon valon avulla.
Valaisimissa käytetään valkoista valoa tuottavia lamppuja, jotta voitaisiin imitoida auringon tuottamaa valoa. Nykyisin käytettävissä lampuissa – loisteputkissa ja LEDeissä – valkoinen valo saadaan aikaan käyttämällä lantanideja sisältäviä loisteaineita.
Hackmaniitti tuottaa tehokkaan jälkiloisteen
– Kestoluminesenssi, joka tunnetaan myös nimellä jälkiloiste, on ilmiönä käytössä pimeässä hohtavissa sovelluksissa kuten hätäpoistumistiekilvissä ja -opasteissa sekä kellojen osoittimissa. Hackmaniittimateriaalimme pystyy tuottamaan silmin nähtävää valkoista kestoluminesenssia 7 tunnin ajan pimeässä. Spektrometrin avulla loiste voidaan havaita yli 100 tunnin ajan.
Hyviä valkoista kestoluminesenssia tuottavia materiaaleja ei ole tähän asti ollut.
– Kehittämäämme hackmaniittia voidaankin käyttää tavallisissa lampuissa yksikomponenttisena loisteaineena tuottamaan luonnollista valkoista valoa. Lisäetuna hackmaniittilampuissa on, että ne jatkavat loistamistaan vielä sähköjen katkeamisen jälkeenkin, jolloin ne soveltuvat poistumistieopasteiksi, Lastusaari jatkaa.
Hackmaniittimateriaali kestää hyvin vettä ja tutkimusryhmä on osoittanut, että se voidaan havaita vesiliuoksista nanomolaarisissa pitoisuuksissa.
– Olemme myös testanneet materiaalin käyttökelpoisuutta diagnostiikassa: osoitimme, että materiaalin kestoluminesenssia voidaan käyttää esimerkiksi mausteiden autentikoinnissa eli ruoka-aineväärennösten tutkimuksessa. Tämä tehtiin yhteistyössä Kemian laitoksen Detektioteknologian tutkimusryhmän kanssa, Lastusaari kertoo.
Tutkimuksessa selvitettiin myös valon tuoton mekanismia näissä materiaaleissa, mikä tehtiin yhteistyössä Turun yliopiston fysiikan laitoksen, Kemian laitoksen laitekeskuksen ja Elektronimikroskopian laboratorion tutkijoiden kanssa. Lisäksi tärkeää apua saatiin Uppsalan yliopiston Ångström -laboratoriosta sekä São Paulon yliopistosta.
Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Akatemia, Nordic Energy Research, Turun yliopistosäätiö, Swedish Energy Agency, Knut and Alice Wallenberg Foundation, Brazilian funding agency CNPq ja Turun yliopiston tutkijakoulu UTUGS.
Tutkimus on julkaistu lehdessä Advanced Functional Materials: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201606547/full
Lisätietoja: Turun yliopiston epäorgaanisen kiinteän olomuodon kemian dosentti Mika Lastusaari, p. 029 450 3185, miklas@utu.fi
**
Kaikki Turun yliopiston tiedotteet: www.utu.fi/tiedotteet