Tartu füüsikud meisterdavad grafeenist tehisnina ({{commentsTotal}})

Grafeeni struktuur.
Grafeeni struktuur. Autor/allikas: AlexanderAlUS/Wikimedia Commons

Tartu ülikooli füüsikud töötavad välja grafeenil põhinevat tehisnina, mis võiks hoiatada inimesi tulevikus näiteks õhusaaste või füüsilise ülepingutuse eest.

Hommikul ärkamisjärgset kohvi juues teatab teie kohvitass, et täna on soovitatav töötada kodus või äärmisel juhul kulgeda tööle mööda tavapärasest tunduvalt pikemat aedlinna läbivat marsruuti, mis kuvatakse samal hetkel köögiseinale. Teavituse põhjus on lähitundideks prognoositud välisõhu halb kvaliteet ja asjaolu, et teid on viimase kuu jooksul ümbritsenud suurem hulk õhusaasteaineid kui tavaliselt. Sellist personaalset õhusaastedoosi oleks võimalik määrata, kui meie kaasaskantavad nutiseadmed sisaldaksid õhu saastegaaside ja peenosakeste sensoreid. Miks see nii ei ole? Vastus on lihtne: tänapäeva sensorid ei ole piisava täpsusega, piisavalt väikesed ja samal ajal energiasäästlikud.

Tartu ülikooli füüsika instituudi sensortehnoloogiate töörühma juht Raivo Jaaniso kirjutab novembri-detsembri Horisondis, et Euroopa Liidu suurprojekti Graphene Flagship raames on tema töörühmas sihiks seatud just sellise grafeenil põhineva sensorkiibi väljatöötamine. Esmane eesmärk on seejuures õhu kvaliteeti jälgiva nina loomine. Selleks tuleb leida optimaalsed tingimused erinevate elementide funktsionaliseerimiseks ning, et ninasid toota kiiresti ja odavalt, tagada kõigi elementide valmistamine ühtses tehnoloogilises protsessis.

Inimest ümbritseva keskkonna jälgimine ja (välis)õhu eest hoiatamine pole aga elektroonse nina ainuke võimalik rakendus. Põhimõtteliselt saab sarnase tehnoloogiaga jälgida inimese hingeõhust pärinevaid või nahalt lenduvaid ühendeid ja seeläbi hinnata tema tervislikku seisundit. Kuna seda on võimalik teha pidevalt, rääkimata aeganõudvate või invasiivsete protseduuride läbimisest, võib see viia murrangulistele rakendustele meditsiinilises diagnostikas. Olles pidevalt oma nutiseadme jälgimise all, saame haigusi tuvastada nende väga varases staadiumis. Sisuliselt osaleme nii pidevalt toimuvates sõeluuringutes, mille hulk sõltub tehisnina keerukusest.

Rakendusi oleks teisigi – näiteks võib nutiseadme nina hoiatada ülepingutuse eest või ka lihtsalt tuvastada konkreetse inimese tema lõhna kaudu. Elektrooniliste ninadega on tehtud ka pilootuuringuid varases staadiumis vähi diagnoosimiseks. Tuleb aga rõhutada, et tegemist on esialgsete laborikatsetega. Et tuvastamist vajavaid ühendeid võib olla palju (kuni sadu kordi) rohkem kui saastegaase meid ümbritsevas õhus, siis tuleb kasutada suhteliselt suurt elementide arvu töötlevat/käsitlevat keerukat elektroonilist nina.

Olemasolevate kunstninade parameetrid (elementide arv, tundlikkus, stabiilsus, hind, mõõtmed) pole veel kaugeltki piisavad reaalseks meditsiiniliseks kasutuseks ega nn patsiendi lähiuuringuteks (ingl point-of-care testing) nutiseadme abil. Põhimõtteliselt võiks aga selline nina mahtuda kaasaskantavasse väikeseadmesse ning see ongi nano- ja mikrosensorite arendajatele tulevikus suureks väljakutseks.

Kuidas täpsemalt grafeenist tehisnina „nuusutada“ oskab? Seda saab lugeda novembri-detsembri Horisondis ilmunud Tartu ülikooli füüsika instituudi vanemteaduri Raivo Jaaniso loost „Ninaga nutiseadmed“.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa



Tartu Toomkiriku varemed põhjaküljelt, 1803Tartu Toomkiriku varemed põhjaküljelt, 1803
Doktoritöö: Vana-Liivimaa suure Rooma keisririigi osana

Keskaegne Liivimaa oli osa suurest Püha Rooma keisririigist. Siinsed maahärrad polnud tihtipeale keisriga kohtunudki, vältisid sõjalisi ja maksukohustusi, kuid kasutasid keisri autoriteeti omavahelises rivaalitsemises ja poliitikas. Eemalt Euroopast vaadati Liivimaad kui katoliku kristlaskonna äärealal asunud ning usuvaenlaste poolt ohustatud piirkonda, kirjutab Mihkel Mäesalu äsja Tartu ülikoolis kaitstud doktoritöös “Liivimaa ja Püha Rooma keisririik 1199–1486”.

Valik eksoplaneete kunstniku nägemuses.Valik eksoplaneete kunstniku nägemuses.
Graafik: kõik Kepleri leitud eluks sobilikud eksoplaneedid

USA kosmoseagentuur NASA teatas hiljuti 1284 uue, sh kümnekonna eluks potentsiaalselt eluks sobiva eksoplaneedi olemasolu kinnitamisest. Kokku on Kepleri kosmoseteleskoobiga seeläbi avastanud 77 Päikesesüsteemist väljaspool asuvat väikeplaneeti, millel voolab sobivate asjaolude kokkulangemisel vedelas olekus vesi.

Osama bin Laden.Osama bin Laden.
Doktoritöö analüüsis Usāma ibn Lādini sõnumeid uudse meetodiga

Tallinna ülikooli doktorant Helen Geršman uuris Saudi Araabiast pärit Usāma ibn Lādini kirjalikke ja suulisi sõnumeid retoorilisest vaatenurgast, mida pole sarnaselt varem analüüsitud.

Raudmees Gunnar GrapsRaudmees Gunnar Graps
"Mind tõstke täheraale" ehk Gunnar Grapsi tee taevasse

Alates 9. juunist on võimalik võimsamate teleskoopidega hea õnne korral näha taas taevalaotusel Eesti rokkmuusika legendi Gunnar Grapsi. Tõsi, seekord asteroidi kujul. Laulus "Pilved kuuvalgel" kõlanud soov "Mind tõstke täheraale, kus säras paistvad kauged sinitaevad" on viimaks täitunud.

Kerajad maiustused.Kerajad maiustused.
Kerade ladumise maksimaalne tihedus on tõestatud

Kuidas laduda apelsine, pingpongipalle või muud kerasid üksteise peale nii, et need võtaksid kõige vähem ruumi? See võib olla tähtis küsimus kaubavedajale. Kuid see on olnud tähtis küsimus ka matemaatikutele.