Jyväskylän yliopisto saa vuosittain miljoonia euroja rahoitusta nanoteknologian tutkimukseen, mutta mitä sillä oikein tehdään?
Pienten asioiden tutkiminen vaatii paljon rahaa ja tilaa. Ylistönrinteellä, Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen uumenissa dosentti Timo Sajavaara esittelee suurta hallia, josta löytyvien laitteiden toimintaa on humanistin hankala ymmärtää.
Paksut betoniseinät suojaavat kolmea hiukkaskiihdytintä, joiden aiheuttamasta säteilyvaarasta varoitellaan keltaisilla lappusilla.
Tällä kertaa vierailijoilla käy tuuri. Jyväskylän yliopiston syklotroni eli syklinen hiukkaskiihdytin on huoltotauolla, joten säteilyä ei tarvitse pelätä ja kiihdytintä pääsee katsomaan.
Betoniharkoilla vuoratun huoneen sisällä makaa niin painava laite, että kun se parisenkymmentä vuotta sitten asennettiin, täytyi kiihdytin laittaa paikoilleen ennen rakennuksen kattoa. Yli kolmesataa tonnia painava syklotroni pystyy pyörittämään protoneja muutamaan kymmenykseen valonnopeudesta.
Vastaavan kokoluokan välinettä ei ole joka kylässä, Euroopassakin vain muutamia.
Ylistöllä on kansainvälinen meininki, sillä Jyväskylässä vierailee vähän väliä ulkomaalaisia tutkimusryhmiä hakemassa kovasti kilpailtua hiukkaskiihdyttimen suihkuaikaa.
Suurimmalla kiihdyttimellä keskitytään ydinfysiikkaan, mutta nyt pitäisi ottaa selvää mystisestä nanoteknologiasta. Kiihdyttimet liittyvät nanoteknologiaan vain pienen raapaisun verran.
Heti aluksi Sajavaara selventää, että nanoteknologia on hyvin monitahoinen ala. Fyysikkojen lisäksi nanotasolla toimivat ainakin kemian, biologian ja lääketieteen tutkijat.
”Nano on ollut hiukan muotisana. Monet tiedostavat piirit jo vähän karsastavat sitä”, Sajavaara toteaa.
Sajavaarakin kertoo olevansa mieluummin materiaalifysiikan tutkija kuin nanotutkija. Moni ala on niputettu nanoteknologia-nimen alle, vaikka tutkimus ei ole varsinaisesti muuttunut. Mittakaava vain pienenee kehityksen myötä.
Kaikkia nanoteknologian tutkimusaloja yhdistää se, että niissä käsitellään äärimmäisen pieniä asioita. Nanometri on millimetrin miljardisosa, joten ala keskittyy atomitason teknologiaan. Jotta tutkimus on nanoa, täytyy nanomittakaavassa olla jotain toiminnallisuutta.
Pieniltä asioilta odotetaan silti suuria.
Jyväskylän yliopiston tiedotteissa nanoteknologia mainitaan usein samassa lauseessa rahoituksen kanssa. Kuuden vuoden aikana Suomessa on panostettu sata miljoonaa euroa nanotieteisiin. Potista noin 15 miljoonaa on herunut Jyväskylään.
Odotukset ovat olleet kovat lokakuusta 2004 lähtien, kun Jyväskylään avattiin nanotiedekeskus eli Nanoscience Center. Keskuksessa työskentelee 14 professoria ja yli sata tutkijaa.
Nanotalon tarkoitus on yhdistää eri tieteiden välistä tutkimusta. Tiedekeskuksen johtaja, professori Jouko Korppi-Tommola toteaa, että siinä on myös onnistuttu, vaikka tehtävä ei ole helppo.
Korppi-Tommolan mukaan ihmiset odottavat nanotieteistä usein Suomelle uutta Nokiaa, mutta se osoittaa hänen mielestään lähinnä tietämättömyyttä. Nanotasoa tutkitaan maailmalla useiden Nobel-palkittujen tiedemiesten ja miljardien eurojen voimalla, joten Jyväskylässä ei suinkaan olla yksin.
”Aina voi toivoa, mutta kukaan ei koskaan osaa sanoa milloin tapahtuu ja mitä. On pidettävä mielessä, että työstä 99,5 prosenttia on tieteellistä perustutkimusta, mutta se on tehtävä taloudellisen innovaation löytämiseksi. Jyväskylässä tieteellinen laatu on ykkösjuttu.”
Innovaatiot valuvat myös helposti ulkomaille. Suomessa rahat loppuvat yleensä silloin, kun keksintö pitäisi jalostaa tuotteeksi ja aloittaa markkinointi.
Mutta miksi nanoa kannattaa tutkia ja miten sitä tutkitaan? Nanotiedekeskuksessa on kymmenen miljoonan euron edestä nanolaitteistoa, laboratorioita ynnä muuta, mutta palataanpa vielä fysiikan laitoksen hiukkaskiihdyttimiin. Sellaisen nähnyt ymmärtää heti, ettei moinen härveli ole ihan halpa. Sajavaara esittelee tarkemmin yliopiston kolmesta hiukkaskiihdyttimestä pienintä. Sillä tutkittavat asiat tuntuvat jopa kohtalaisen ymmärrettäviltä.
Kiihdyttimen avulla voidaan määrittää vaikkapa kaikki tietyn näytekappaleen sisältämät alkuaineet.
Kun ionisuihkun pommitettavaksi asetetaan esimerkiksi pala silmälasin linssiä, näkee Sajavaaran harjaantunut silmä tietokoneen ruudulle piirtyvästä kuvioista, että linssin pinnoitteissa käytettyjä alkuaineita ovat ainakin vety, hiili, happi, ja pii. Näytteestä löytyy myös fluoria, mutta se on tainnut tarttua tutkijan sormista.
Yritykset voivat lähettää näytteitä yliopistolle tutkittavaksi muutaman sadan euron korvausta vastaan, sillä alkuaineiden havaitseminen auttaa tuotteen kehittämisessä. Sajavaara esittelee pöydällä olevia näytepusseja, joissa on esimerkiksi painovärejä.
Tämähän vaikuttaa hyvältä yliopiston varainkeruuta ajatellen.
”Jos on vaihtoehto, mitataanko viikko tieteellisesti mielenkiintoista analyysia vai tehdäänkö sama aika yritykselle standardianalyysia, niin tieteellinen analyysi on aina etusijalla”, Sajavaara toteaa ja muistuttaa, että yliopiston perustehtävä on olla ylimpään tutkimukseen perustuva koulutuslaitos.
Korppi-Tommola on samoilla linjoilla.
”Tekemällä pelkästään yrityksille palvelututkimusta ei synny tieteellisiä läpimurtoja.”
Alkuaineen tunnistus on vain yksi esimerkki nanomittakaavan tutkimuksesta, joka on herättänyt kiinnostusta yrityksissä.
”Nyt eletään mielenkiintoista aikaa, kun nanorakenteet ja -teknologia tulevat enemmän ja enemmän kuluttajatavaroihin.”
”Enää nanoteknologia ei ole erityisasemassa. Nyt suurin hype on ohi ja on aika oikeiden sovellusten esiinmarssille”, Sajavaara kertoo.
Yksi sellainen on Jyväskylän yliopiston professorin Jorma Virtasen johdolla kehitetty hyptoniitti. Se tarkoittaa hiilinanoputkilla vahvistettua epoksia, joka on 20–30 prosenttia aiempia lujitemuoveja kestävämpi. Materiaalia käytetään muun muassa suksiin, jääkiekko- ja pesäpallomailoihin sekä tuulivoimaloiden rakenteisiin.
Nanoteknologiaa hyödyntävät myös yhä pienemmäksi tulevat elektroniikkakomponentit, Blu-ray-tekniikan levyt, DNA-tutkimukset, itse puhdistuvat pinnat ja niin edelleen. Sovelluskohteita on periaatteessa loputtomasti. Nanotieteen todellinen läpimurto voisi olla esimerkiksi itsestään oikeaan paikkaan ohjautuva täsmälääke.
”Kun aikanaan kaikkialla on nanoteknologiaa, siitä ei enää puhuta. Kaikkihan on koostunut atomeista”, Sajavaara päättää.
Juha Korhonen
toimittaja(at)jyy.fi