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“.