Ota yhteyttä ja kysy lisää! timo.saarela@hosmed.fi puh. 020 7890 331 Ota yhteyttä ja kysy lisää! timo.saarela@hosmed.fi puh. KEMIA Kemi 8/ 20 17 GRAALIN malja säteilee sinistä NANOlangoista molekyylikoriksi SUITSET Parkinsonin taudille. PALOMIES ansaitsee puhtaan työpaikan Asiantuntemusta asiakkaan hyväksi www.hosmed.fi, 020 7756 330, info@hosmed.fi Tunnetko tuotteittesi partikkelien ominaisuudet. 020 7890 331 hosmed8_etu.indd 1 24.11.2017 14.08. Haluatko asiakaslähtöistä, helposti lähestyttävää palvelua
• Uusiouutiset-digilehden kestotilaus 79 euroa. Voit tilata Uusiouutiset-lehden: • sähköpostitse tilaukset@uusiouutiset.fi • puhelimitse (03) 4246 5370 • nettilomakkeella www.uusiouutiset.fi > tilausasiat Tilaan Uusiouutiset -lehden painetun version kestotilauksena 89 €/vuosi. • Painetun Uusiouutiset-lehden kestotilaus 89 euroa. Monipuolista ja ajan kohtaista tietoa siitä, kuinka kiertotalous muuttaa tuotantoa ja yhteiskuntaa: • kemianteollisuus kiertotalouden uranuurtajana • haitalliset aineet pois kierrosta • kierrätysravinteet ja ravinnekierrot • biotalous ja uudet materiaalit • nanomateriaalit ja komposiitit • elinkaaren hallinta ja tutkimus Tilaa nyt kiertotalouden erikoislehti Uusiouutiset! Saat 8 painettua numeroa + sähköisen uutiskirjeen. Tilaan Uusiouutiset -lehden määräaikaisena vuositilauksena (8 numeroa) 99 €/vsk. POISTO TEKSTIILILLE KOTIMAINEN ARVOKETJU 6|2017 KIERTOTALOUS LISÄÄ TYÖRISKEJÄ BIOKAASUA – NYT SITÄ SAA! ROSKAPUSSI PALJASTAA PALJON ”Uusiouutiset-lehti on ajankohtainen, asiantunteva ja luotettava .” Lukijatutkimus, Focus Master. Sähköpostiosoite, johon haluan sähköisen uutiskirjeen Y-tunnus Puhelin Nimi (ja yritys) Tilausosoite Laskutusosoite (jos eri kuin tilausosoite) Vastaanottaja maksaa postimaksun Mottagaren betalar portot Jaicom Oy Tunnus 5020716 00003 VASTAUSLÄHETYS . Tilaan Uusiouutiset -lehden vuosikerran opiskelijahintaan 50 €. Olen opiskelija. • Hinnat sisältävät sähköisen uutiskirjeen ja tunnukset digilehtien arkistoon, josta löytyvät kaikki Uusiouutiset vuodesta 2015
Toivotamme tunnelmallista joulun aikaa ja hyvää uutta vuotta! Sc an sto ck ph ot o KEMIA Kemi www.tttlehti.fi www.finskakemistsamfundet.fi FINSKA KEMISTSAMFUNDET FKS Tule mukaan kemian alan tärkeään vaikuttajaseuraan! www.suomalaistenkemistienseura.fi chem.aalto.fi KEMIAN KUSTANNUS OY Kemian alan julkaisutoiminta HELSINGIN YLIOPISTO HELSINGFORS UNIVERSITET UNIVERSITY OF HELSINKI KEMIAN LAITOS KEMISKA INSTITUTIONEN DEPARTMENT OF CHEMISTRY www.kty.fi www.jyu.fi/kemia www.facebook.com/kemianlaitos.jyu KEMIAN LAITOS JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO. Kiitämme kumppaneitamme kuluneesta vuodesta
Ferdinand von Wrightin Taistelevat metsot on piirtynyt osaksi suomalaista kansalliskuvastoa. Lue kansainvälisen tieteenalan uusista harppauksista sivulta 14. 4 KEMIA 8/2017 SISÄLLYS 6 Sinisen valon maailma Eeva Pitkälä 12 TÄTÄ MIELTÄ Aikaa ei voi hallita, mutta kiirettä voi Sampsa Puttonen 14 Supramolekyyleista punottiin pärekori Kalevi Rantanen 18 AJANKOHTAISTA Kokkola Material Week Lainsäätäjä putoaa kiertotalouden kelkasta Lauri Lehtinen 20 UUTISIA 25 TYTTÖJEN TIEDEKULMA Migreeni on ikävä seuralainen Emilia Hiltunen 26 TUTKIMUKSESSA TAPAHTUU 30 VIHREÄT SIVUT 36 KIERTOTALOUS JA KEMIA Turun ammattikorkeakoulu opettaa kiertotaloutta Piia Nurmi ja Marketta Virta 37 KEMIA SILLOIN ENNEN 37 NÄKÖKULMA Lintuja ja ihmisiä Anja Nystén 38 SUOMALAISET NAISET JA KEMIA Hilkka Kenttämaa Analytiikan aatelia Sisko Loikkanen Ka ns all isg all er ia/ Ye hia Ew eis Jy vä sk ylä n yli op ist o Jyväskylän yliopiston Kari Rissanen on suomalaisen supramolekyylikemian edelläkävijä. (s. 52) ”Jos se toimii ihmisillä kuten hiirillä, kyseessä on läpimurto.” Mart Saarma odottaa jännityksellä, kuinka uusi aihiolääke tehoaa Parkinsonin tautiin. 6) Lin da Ta m m ist o. (s. 40) 40 Mart Saarma taltuttaa Parkinsonin tautia Marja Saarikko 44 Kun tehdas syttyy tuleen, Palomies pelastaa ja altistuu Juha Granath 48 Unohda myytit ja hyödynnä dataa Patenttitieto vastaa moneen kysymykseen Hanna Laurén 50 Professori Jukka Seppälä patistaa tutkijoita: ”Keksikää ja hakekaa keksinnöille patentteja” Marja Saarikko 52 Magnus, Wilhelm ja Ferdinand von Wright Taiteilijaveljekset tekivät myös tiedettä Arja-Leena Paavola 56 KEEMIKKO Oodi Euroopalle 57 GADOLINISTA KAJAHTAA StarT-tiedekerho starttasi vauhdikkaasti Pipsa Blomgren ja Essi Purhonen 58 ULKOMAILTA 60 HENKILÖUUTISIA 62 TULEVIA TAPAHTUMIA 64 SEURASIVUT 66 TIETEEN KAUPUNGIT Nagoya kurkottaa maailmalle Sisko Loikkanen Ee va Pi tkä lä Aalto-yliopiston tutkija Leena Tähkämö kehittää ihmiselle optimaalista valaistusta. ”Keinovalo on tullut jäädäkseen”, hän muistuttaa. Ateneumin suurnäyttely esittelee taiteilijaveljesten teoksia ja tiedehistoriallista merkitystä. (s
Ke nd ric k Tr an. Diplomatiallaan he onnistuvat ehkäisemään konflikteja ja laukaisemaan tiukat tilanteet. HYVIÄ TYYPPEJÄ yhdistää se, että heidän kanssaan on helppo olla ja paiskia töitä. He ovat usein erinomaisia kuuntelijoita. 5 8/2017 KEMIA KEMIA Kemi PÄÄKIRJOITUS 13. 050 336 5613 sanna.alajoki@kemia-lehti.fi Toimitusneuvosto • Redaktionsråd • Editorial Board Viestintäjohtaja Susanna Aaltonen, Kemianteollisuus ry Laboratoriopäällikkö Susanna Eerola, Roal Oy Toimitusjohtaja Saara Hassinen, Terveysteknologian Liitto ry Emer.prof. Riittävän hyvin tekevät osaavat luovia työn laadun ja aikataulujen ristipaineissa. joulukuuta 2017 Vol. He järjestävät tiimipäivät ja kuuntelevat mielellään, kun työtoverilla on purettavaa. direktör • Managing Director Leena Laitinen puh. Heidän ansiostaan projektit valmistuvat ajallaan. Kehitysehdotuksensa he kertovat suoraan ja rakentavasti. Sovittelijat luovat harmonista ilmapiiriä ja ovat parhaimmillaan tiimija asiakastyössä. Forssa Print, Forssa 2017 ISO 9002 TYÖYHTEISÖN hankalista henkilöistä pidetään koulutuksia ja kirjoitetaan selviytymisoppaita. Hommat hoituvat, ja satunnaiset huonot päivät selätetään yhdessä. He ovat tarkkanäköisiä ja innovatiivisia osaajia, joilta muut voivat oppia paljon. Tietopankit pitävät asioiden oppimisesta ja syvästä ymmärtämisestä. Leena Laitinen M ar kk u Jo ut se n Työpaikan hyvät tyypit Heillä on taito motivoida mukaan nekin, joilla on ongelma joka ratkaisuun. 010 425 6302, faksi 010 425 6309 toimisto@kemianseura.fi Kustantaja • Utgivare • Publisher Kempulssi Oy Toimitusjohtaja • Verkst. Toivotamme rauhallista joulun aikaa ja kiitämme lehden lukijoita, ilmoittajia ja yhteistyökumppaneita kuluneesta vuodesta. Huoltajat pitävät auttamisesta ja yhteen hiileen puhaltamisesta. Introvertit osaajat hoitavat hommansa numeroa tekemättä ja luotettavasti. Vastuunkantajat pystyvät tekemään päätöksiä ja vastaamaan kokonaisuuksista. Innostajat syttyvät haasteista ja tunnistavat mahdollisuudet. He oivaltavat asioiden humoristisen puolen ja saavat osuvilla kommenteillaan muut nauramaan ääneen. Kemia-lehden toimitus Olemme osoittaneet joulutervehdyksen Hyvä Joulumieli -keräykseen. 44 Coden: KMKMAA ISSN 0355-1628 Toimitus • Redaktion • Office Pohjantie 3, FIN-02100 Espoo puh. Kun nämä ihmiset saavat mitä ansaitsevat – reilun kohtelun, järkevästi mitoitetun työmäärän, oikeudenmukaisen korvauksen ja arvostusta työstään –, työyhteisö voi hyvin ja kestää myös ne harvat hankalat tapaukset. 0400 578 901 toimitus@kemia-lehti.fi www.kemia-lehti.fi www.facebook.com/kemialehti Päätoimittaja • Chefredaktör • Editor-in-Chief DI Leena Laitinen 040 577 8850 leena.laitinen@kemia-lehti.fi Toimituspäällikkö • Redaktionschef • Managing Editor Päivi Ikonen 0400 139 948 paivi.ikonen@kemia-lehti.fi Taitto • Layout K-Systems Contacts Oy Päivi Kaikkonen 040 733 3485 taitto@kemia-lehti.fi Sihteeri • Sekreterare • Secretary Sanna Alajoki 050 336 5613 sanna.alajoki@kemia-lehti.fi Ilmoitukset • Annonser • Advertisements ilmoitukset@kemia-lehti.fi Myynti • Försäljning • Sales Jaana Koivisto 040 770 3043 jaana.koivisto@kemia-lehti.fi Seija Kuoksa 040 933 1147 seija.kuoksa@kemia-lehti.fi Tilaukset • Prenumerationer • Subscriptions puh. 040 577 8850 leena.laitinen@kemia-lehti.fi Toimistopäällikkö • Kontorschef • Office Manager Sanna Alajoki puh. Markku Räsänen, Helsingin yliopisto Aikakauslehtien Liiton jäsenlehti Keskipainos 5 000, erikoisnumeroilla 300–3 000 kpl:n lisäjakelu. Ilopillerit levittävät hyvää tuulta ympärilleen. He pitävät omiensa puolta ja osaavat suhteuttaa vastoinkäymiset. Tunnistatko itsesi. Onneksi suurin osa on hyviä tyyppejä, niitä, joiden ansiosta maanantai on mukava päivä. Joustajat hoitavat työnsä ripeästi mutta rauhallisesti ja hallitsevat priorisoinnin. Aiheesta, sillä manipuloivat, aggressiiviset, itsekeskeiset ja riidanhaluiset ihmiset aiheuttavat monenlaista vahinkoa ja imevät työtovereistaan energiaa muuhun kuin itse työn tekemiseen. 03 4246 5370 tilaukset@kemia-lehti.fi Tilaushinnat Kotimaassa 105 euroa (kestotilaus 95 euroa), muut maat 145 euroa Kouluille 49 euroa, www.aikakaus.fi Prenumerationspris i Finland 105 euro, övriga länder 145 euro Subscription price (out of Finland) EUR 145 Irtonumero/Lösnummer/Single copy EUR 16 Osoitteenmuutokset Kemian Seurojen toimisto puh. Matti Hotokka, Åbo Akademi Toimituspäällikkö Päivi Ikonen, Kemia-Kemi Toiminnanjohtaja Heleena Karrus, Kemian Seurat Päätoimittaja Leena Laitinen, Kemia-Kemi Toimittaja Sisko Loikkanen, Yleisradio Professori Jan Lundell, Jyväskylän yliopisto Emer.prof. Heillä on taito motivoida mukaan nekin, joilla on ongelma joka ratkaisuun. RAKENTAJAT sitoutuvat tehtäväänsä ja toimivat koko yhteisön ja työnantajansa parhaaksi. Ruuhkassa heiltä löytyy vaihteistosta vielä yksi ylimääräinen pykälä
”Ihmisen terveyttä koskevia uhkia ei pidä liioitella, mutta emme me tutkijat myöskään saa pistää päitämme pensaaseen. Puhtaanvalkoisen valon keksiminen merkitsi puolestaan ”Jokaisella on oma mielipiteensä valaistuksesta, ja muutokset herättävät helposti närää.” Tähkämön mukaan jokaisella on oma mielipiteensä hyvästä valaistuksesta. Jos haittoja on, ne pitää selvittää.” neet erinomaisen työkalun, jonka ansiosta valaistusta on mahdollista suunnitella ja säätää aivan eri tavoin kuin aikaisemmin. Ledit tuovat huimia säästöjä ja tarjoavat uusia mahdollisuuksia, mutta niiden terveysvaikutukset puhuttavat. Älylaitteiden sininen valo muuttaa ihmisen vuorokausirytmiä. Ihmisen tekemän sinisen valon mahdollisia terveysja ympäristövaikutuksia ei vielä kunnolla tunneta. Puolijohteiden avulla diodit saadaan säteilemään haluttua väriä. ”Ledvalojen väri ja voimakkuus saadaan jo muokattua täysin halutunlaiseksi, kunhan ensin tiedetään, mitä halutaan. Yksivärisistä diodeista voidaan koota valaisimiin monenlaisia kestäviä värikokoonpanoja. Valo tappaa sairaalabakteerit. Asiaan on paneuduttava tutkimuksen keinoin. Se tarkoittaa, että kaikki muutokset herättävät helposti närää. Korkeaenergistä sinistä valoa tarvittiin, jotta saatiin aikaan puhdas valkoinen valo. Haasteina ovat vielä erilaisten järjestelmien keskinäinen keskustelu ja yleiset standardit.” Sinisestä valkoiseen Ihminen oppi saamaan aikaan valoa varsin myöhään. Sähkövalaistus otettiin käyttöön vasta 1800-luvun lopulla. ”On tutkijoita, jotka sanovat, ettei sininen valo vaikuta mitenkään. Työläästi tuotettavaa sähköä on aina yritetty säästää, samoin valoa. Näyttöruuduilta hohkaava sininen valo tuhoaa unen laadun. Ledit pitää osata valmistaa oikein, niitä pitää käyttää suunnittelussa oikein, ja kuluttajan pitää osata ostaa niitä oikein.” Valaistustutkimus keskittyy tätä nykyä niin kutsuttuun ihmiskeskeiseen valaisuun (human centric lighting). Alkuaikojen ledit tuottivat vain punaista, vihreää ja keltaista. Sininen valo parantaa aknen. Valon hyödyt ovat suuret, mutta lööppeihin sinisen valon ovat enimmäkseen nostaneet siihen liitetyt uhat. Sininen valo virkistää. Ihmissilmän sarveiskalvo ja linssi ovat kehittyneet estämään ultraviolettisäteilyn pääsyä verkkokalvolle, mutta sininen valo pääsee esteettömästi näkösolujen peittämään silmänpohjaan. ”Nykyisin tutkitaan esimerkiksi sitä, kuinka valon avulla voidaan vaikuttaa ihmiseen, kun päivä lyhenee.” Valaisijoille ledlamput ovat tarjonSinisen valon maailma Sinisen valon maailma 8/2017 KEMIA 6 Sc an sto ck ph ot o. ”Keinovalaistus kuitenkin kuuluu olennaisesti nykyihmisen elämään”, hän muistuttaa. Tutkijat metsästivät entistä energiatehokkaampaa, elohopeatonta valolähdettä pitkään ennen kuin ledvalot lopulta kehitettiin. Elämme kuitenkin suurimman osan valveillaoloajastamme altistuneina keinotekoiselle valolle. Myös ledlamput yleistyvät kovaa vauhtia. Vähemmälle huomiolle ovat jääneet toisenlaiset otsikot. Sininen valo syntyi, kun Nakamura onnistui kesyttämään sen tuottajaksi hankalan galliumnitridin, jota monet muut tutkijat olivat pitäneet liian vaikeana palana. Maailman ensimmäisen kirkkaansinistä valoa hehkuvan diodin kehitti suomalaisella Millenniumilla ja ruotsalaisella Nobelilla palkittu japanilainen tutkija Shuji Nakamura vuonna 1979. Uudet valaisimet ja digitaaliset näytöt perustuvat tehokkaisiin sinisiin ledeihin. Tärkeässä osassa ovat valaistuksen lisäarvot, kuten terveellisyys, turvallisuus, viihtyvyys ja tunnelma. Jos valo on voimakasta ja pitkäaikaista, se saattaa heikentää solujen toimintaa. Hän itse on keskitien kulkija. Led (Light-Emitting Diode) on diodi, joka säteilee valoa, kun sähkövirtaa johdetaan sen läpi. Ratkaisun voivat tarjota uudet orgaaniset ledit. Monien halpojen ledvalaisimien spektrissä tiedetään olevan iso siniselle aallonpituudelle osuva piikki, punaisen osuus valosta saattaa taas jopa puuttua. Tiedeyhteisökin on jakaantunut. Toisaalta on niitä, joiden mielestä ongelma on olemassa”, kertoo valaistustutkija Leena Tähkämö Aalto-yliopistosta. Ledien sininen valo on nykyään vakituinen seuralaisemme. Sitä käytetään älypuhelimien, tietokoneiden ja televisioiden näytöissä. Näyttöruutujen säteilemä sininen valo on toki vain murto-osa siitä sinisestä valosta, jota aurinko tuottaa. Maailmaa hallitsee sininen valo. Eeva Pitkälä Sininen ledvalo on haitallista aivoille. ”Ledit ovat osa ongelmia mutta myös osa niiden ratkaisua. Oikeastaan kyseessä on vain pikkuruinen ripale epoksimuovilla päällystettyä puolijohdetta
Ee va Pi tkä lä Keinovalaistus kuuluu väistämättä nykyihmisen elämään, muistuttaa tutkija Leena Tähkämö. ”Ledvalot pitää kuitenkin valmistaa oikein ja valaistus suunnitella oikein.” 7 KEMIA 8/2017
”Optoelektroniikka on melkein aina piilossa”, hän sanoo. ”Fotoniikkasovellusten kehitys on ollut huimaa. Valkoiset ledit ovat periaatteessa tavallisia sinisiä ledejä, jotka on pinnoitettu fluoresoivalla loisteaineella. Kaikilla on omat absorptiospektrinsä ja tehtävänsä valoenergian sitomisessa. Fotonien liikettä tutkii fotoniikka. Elämän keskeinen prosessi fotosynteesi sitoo hiiltä ja vapauttaa ilmakehään happea. Sen jälkeen ledit ovat tulleet ryminällä. Kasvit näyttävät silmissämme vihreiltä heijastumisen vuoksi. Jotkin sinisen valon indusoimat kasvikemialliset yhdisteet, kuten perunan alkaloidit, voivat olla ihmiselle haitallisia. Juuri juhlittiin blueray-levyjen ja galliumnitridilaserin tuloa, mutta nyt kaikki elokuvat löytyvät verkosta”, kuvailee Aalto-yliopiston fotoniikkatutkija, professori Harri Lipsanen. Niiden tuotantokin tapahtuu pääosin Kiinassa ja Taiwanissa.. Shuji Nakamuran löydöstä vierähti vielä runsas vuosikymmen ennen kuin ledeistä oli saatu kehitettyä tarpeeksi edullisia kaupallista tuotantoa varten. Siinä missä elektronit kuljettavat sähköä, fotonit kuljettavat valoa. Lisääntynyt sinisen valon osuus hälyttää kasvin tuottamaan suojaavia antioksidantteja ja huiputtaa sen myös kasvamaan pienempänä. ”Juuri nyt fotoniikka on tärkeä elementti sensoreissa ja hyvin pienissä modulaattoreissa, jotka voivat katkoa valoa erittäin nopeasti.” Fotoniikan valtava tutkimusja sovellusalue on suurelle yleisölle yllättävän näkymätön. Ilman fotoniikkaa ei olisi uusinta elektroniikkaa, ei plasmanäyttöpaneelia, ei aurinkokennoja – eikä ledejä. Joskus fotoniikkaa käytetään myös yhteisnimityksenä optiikalle ja optoelektroniikalle. Violetti ja sininen valo saavat kasvien lehtien ilmaraot avautumaan ja sulkeutumaan, solujen viherhiukkaset kääntymään optimaaliseen asentoon ja kasvit suuntautumaan kohti valoa ja pois siitä. Ledit ovat mahdollistaneet keinovalon värin ja tehon tarkan säätämisen ja säästäneet ihmiskunnalle mittaamattoman määrän energiaa. Fotonin vuosisata Siinä missä 1900-luku oli elektronin ja sähkön vuosisata, nyt eletään fotonin vuosisataa. ”Ajankohtaisia ovat erityisesti nanomateriaalit, joita käytetään fotoniikassa, uudet grafeenin kaltaiset rakenteet, hybridit, joissa on polymeerejä ja puolijohteita. Aine saa osan sinisen valon vilkkaasti vipajavista aalloista laantumaan keltaisiksi. Fotosynteesi tapahtuu vihreissä kasveissa, jotka hyödyntävät etenkin spektrin sinisen pään aallonpituuksia. Lipsanen tietää syyn. Niistä etsitään uusia ilmiöitä ja luodaan uusia komponentteja.” Orgaaninen tulevaisuus Perinteisten ledien tutkimus alkaa Lipsasen mukaan olla jo menneisyyttä. Professorin mukaan valon merkitys kasvaa uusien teknologioiden myötä edelleen. Lehtivihreän valoa sitovat klorofyllipigmentit toimivat parhaiten rakenteet ja materiaalit, kvanttitekniikat, joissa voidaan käyttää valoa, suprajohtava elektroniikka ja optisen kuidun signaalin vahvistaminen. Fotonit korvaavat jatkuvasti elektronien osuutta useissa teknologioissa. 8 KEMIA 8/2017 Sc an sto ck ph ot o fotoniikan Graalin maljaa. Uudet turvalliset ja terveelliset valaistusuudistukset ovat edelleen koko ihmiskunnan toivelistalla. Valon vihreä alue ei toimi kasvin elintärkeissä prosesseissa. Länsimaiden asukkaan on silti hyvä muistaa, että yli puolitoista miljardia ihmistä on yhä sähkön saannin ulottumattomissa. sinivioletin ja sinisen valon alueella. Ihmisen silmä näkee kokonaisuuden valkoisena. Tutkijoiden kiinnostuksen kohteena ovat uudet älykkäät Fotosynteesi toimii sinisellä valolla Fotosynteesi, maapallon elämän keskeinen prosessi, perustuu auringon siniseen valoon. Vihertävänsinisellä aallonpituusalueella valoa sitovat myös suojaavat karotenoidipigmentit. ”Se on piilossa erilaisissa arjen laitteissa ja kojeissa tai vaikkapa valtamerten pohjassa, jossa optisissa kuiduissa kulkee aiempaan verrattuna aivan valtaisia infomääriä todella pienellä häviöllä.” Teknologian uusiutuminen perustuu tutkimuksen etenemiseen monella rintamalla. Osa tekniikoista kuitenkin myös vanhenee silmissä. Sähkömagneettinen säteily etenee valokvantteina eli fotoneina. Valoa imeviä pigmenttejä on lukuisia. Sinisellä valolla on erityisen suuri merkitys maapallolle. Ledeillä on myös valaistu maailmaa laajemmalti kuin millään muulla ihmisen tekemällä valolähteellä
Niitä voidaan muovin tapaan taivutella lähes miten tahansa, kuvanlaadusta tinkimättä. Antimikrobinen sininen valo hygienian turvaajana. Ee va Pi tkä lä. Ee va Pi tkä lä 1800-luvun sähkölampusta on kuljettu pitkä matka. Työpajassa pohdittiin, mitä fotoniikka voisi tarjota elintarviketeollisuuden yrityksille. 9 8/2017 KEMIA Fotoniikka parantaa ruokaturvallisuutta Elintarvikkeen ravintosisältö selville skannaamalla. Sinisen valon ärhäkkä luonne ja sitä tuottavan materiaalin pysyvyyden haasteet ovat aiheuttaneet harmaita hiuksia myös olednäyttöjen valmistajille. Niiden avulla voidaan ehkä joskus myös ennustaa kunkin kasvuerän makuominaisuuksia ja arvioida etukäteen kasvin ravintoarvoa ja flavonoidipitoisuuksia. Oleditkin säteilevät sinistä valoa, mutta vain noin kolmanneksen siitä määrästä, jota perinteiseen ledtekniikkaan perustuvat lcd-näytöt hohkaavat. Muutama suuri elektroniikkayritys on silti kyennyt ratkaisemaan ongelmat. Niiden idea on peräisin jo vuodelta 1975. Isona teemana nousivat esiin hygieniaa parantavat sovellukset niin pinnoissa kuin pakkausmateriaaleissa. Valoratkaisuin voitaisiin vaikuttaa myös logistiikkaan. Jos kuljetuslavojen hygienia olisi riittävän hyvä, ne voitaisiin tuoda tuotantotiloihin ja näin säästyä ylimääräiseltä työltä kuormien purkamisessa ja siirtelyssä tilojen välillä. ”Valon merkitys kasvaa uusien teknologioiden myötä koko ajan”, sanoo professori Harri Lipsanen. Niillä parannettaisiin tuotteiden säilyvyyttä, pidennettäisiin myyntiaikoja ja kohennettaisiin tuoteturvallisuutta. Ruokaväärennöksen tunnistaminen fotoniikan avulla. Tulevaisuuden tavoite on myös kasvien peittausaineiden korvaaminen fotoniikan keinoin. Materiaalien käyttömahdollisuuksia rajoittaa oikeastaan vain mielikuvitus. Nyt tutkijoita innostavat orgaaniset ledit eli oledit. Tuolloin keksittiin, että tietyt orgaaniset polymeerit saadaan tuottamaan valoa, kun niiden läpi johdetaan sähkövirta. Muun muassa tällaisia sovelluksia esiteltiin Turussa tänä syksynä järjestetyssä Fotoniikan mahdollisuudet ruokateollisuudelle -seminaarissa, jonka järjesti Turun yliopisto yhdessä Photonics Finland -verkoston kanssa. Valkoista ja sinistä valoa hyödyntävät ratkaisut soveltuvat yleisesti tilojen puhtaanapitoon mutta myös ahtaampien ja vaikeammin puhdistettavien kohteiden, laitteiden ja välineiden sterilointiin. Ohuilla oledmateriaaleilla on muitakin oivallisia ominaisuuksia. Droonikuvauksin kerättäisiin pelloilta tietoa muun muassa siementen itävyydestä, lannoitustarpeista, kasvien ravintosisällöstä ja sadon kehityksestä
Tätä menoa hintakin lienee pian kohdillaan.” Valokeilaan ekologisuus Nurkan takana on luvassa jo seuraava muutos. ”Voidaan sanoa, että sinisen valon muodostama haaste on tältäkin osin voitettu.” Vielä toistaiseksi olednäytöt ovat kalliita, mutta tilanne on muuttumuuallakin Euroopassa ja myös maailmalla. Jos oikein tarkkaan katsoo, siinä hohtaa pieni sinisen häivähdys. Yksittäisten geenien toimintaa on kyetty muokkaamaan yhdistämällä optogenetiikan työkalut geenileikkurina tunnettuun crispr-cas9-menetelmään. Vastaavia hankkeita on meneillään He ikk i Ka rk ko lai ne n Tutkija Audrius Bu?inskas mallintaa ja syntetisoi lupaavia oledrakenteita tähtäimessään uusi, entistä ekologisempi valo. Mukana hankkeessa on myös saksalaisia, englantilaisia, latvialaisia ja taiwanilaisia tutkijoita. Tutkimushanke on siksi erittäin tärkeä”, Gražulevi?ius sanoo. Maailmalla tutkijat ovat onnistuneet soluviljelmissä lisäämään ja vähentämään geenien ilmentymistä ja ohjaamaan soluihin tuotetun proteiinin pitoisuutta valosignaaleilla. Piileskeleekö siellä Graalin malja?. Graalin maljakin on liettualaisten mukaan lähellä. Tätä nykyä valon avulla voidaan paitsi säädellä solujen aktiivisuutta myös muokata geenien toimintaa. Se tapahtuu viemällä kohdesoluun valolle herkkää proteiinia ilmentävä geeni. Tämä tarkoittaa, että musta on todella mustaa ja värit kirkkaita”, Lipsanen kuvailee. Nuoret tutkijat kysyvät uudenlaisia kysymyksiä. Heille yksi keskeisiä asioita on ympäristön säästäminen. Siinä missä ensimmäisen sukupolven oledit kestivät vain muutaman vuoden, nyt on päästy parhaimmillaan kahdeksan vuoden kestävyyteen. ”Emme ole vielä saaneet sitä esiin, mutta kyllä se tuolla jossain on”, Bu?inskas sanoo ja osoittaa laboratorionsa pöydällä elektrodien välissä lepäävää pientä, orgaanisella materiaalilla päällystettyä lasinpalaa. epitkala@gmail.com Ee va Pi tkä lä Lasinpala laboratorion pöydällä. Kirjoittaja on vapaa tiedetoimittaja. Optogeneettisiä työkaluja on käytetty menestyksekkäästi aivotutkimuksen apuna. Ensimmäiset kliiniset tutkimukset verkkokalvorappeumasta kärsivillä potilailla ovat jo käynnissä. Se ei myöskään tarvitse erillistä taustavaloa, vaan sen pikselit syttyvät ja sammuvat itsenäisesti. Optogenetiikka vie valon soluun Optogenetiikka on menetelmä, jossa säädellään hermosolujen toimintoja keinotekoisesti laservalon ja optisten kuitujen avulla. Niissä etsitään muun muassa vaihtoehtoa oledeissa nykyisin käytettävälle iridiumille, joka on maankuoren harvinaisin alkuaine. Sähköja elektroniikkaromun perinteiset käsittelyprosessit eivät enää riitä. ”Sillä tarkoitan ekologisesti kestävää rakennetta, jossa ei tarvita lainkaan arvokkaita metalleja, joka hajoamatta säteilee kirkasta sinistä valoa, joka toimii riittävän pitkään ja joka voidaan lopuksi hävittää turvallisesti”, Bu?inskas selventää. Tulevaisuudessa optogenetiikkaa voidaan hyödyntää myös sairauksien hoidossa. Kaunasin teknillisen yliopiston professori Juozas Vidas Gražulevi?ius johtaa Liettuassa ryhmää, joka tutkii ja rakentaa seuraavan sukupolven oledmateriaaleja. ”Ei ole olemassa ilman iridiumia toimivaa materiaalia, jolla pystyttäisiin tuottamaan tehokkaita orgaanisia sinisen valon diodeja. ”Muovinen olednäyttö, jollainen on esimerkiksi Applen uusissa kymppimalleissa, toimii perinteisiin ledeihinkin verrattuna erittäin vähällä energialla. Kun elektroniikkatuotteet kehittyvät yhä monimutkaisemmiksi, niiden kierrättämisestä tulee entistä hankalampaa. 10 KEMIA 8/2017 massa. Yksittäisten hermosolujen aktiivisuutta on pystytty säätelemään millisekuntien tarkkuudella käyttämällä sähkön sijaan valoärsykettä. Orgaanisten ledien käyttöikää on jo saatu pidennettyä. Perinteisiin menetelmiin verrattuna tekniikka on sekä ajallisesti että paikallisesti hyvin tarkka. Kymmenen viime vuoden mittaan tutkimuskenttä on laajentunut. ”Jättien taistelussa kohtaavat esimerkiksi LG:n oledtelevisio ja Samsungin kilpaileva teknologia. Tutkija Audrius Bu?inskas kuvailee ryhmän etsivän ”oledien Graalin maljaa”
TYÖHYGIEENISET SELVITYKSET JA MITTAUKSET TYÖPAIKOILLA FINASin akkreditoima ja Eviran hyväksymä laboratorio Mikrobiologiset ja kemialliset analy ysit, materiaaliemissioluokitukset Asbesti-, pölyja kuituanaly ysit Biomonitorointi ja vasta-ainemääritykset (homeja punkki IgE) W W W . Lisätiedot: Suomalaisten Kemistien Seura arkisin klo 9–16 puhelin 010 425 6302 Julistetaan haettavaksi ALFRED KORDELININ SÄÄTIÖN GUST. KOMPAN RAHASTON APURAHAT Hakuaika päättyy 31.1.2018. www.kordelin.fi | kaupunkija kohderahastot. T T L . F I / P A L V E L U Itämerenkatu 3 A, 00180 Helsinki | Kalevantie 2, Technopolis, Tampere puh: +358 9 6859 560 | posti@seppolaine.fi Building success sTORies seppolaine.fi Apurahoja myönnetään seuraaviin tarkoituksiin: • kemian opetukseen ja tutkimukseen • kemian tulosten ja sovellusten tunnetuksi tekemiseen • kemian kotimaiseen ja kansainväliseen yhteistyöhön • kemian sanastotyöhön • kemian historian tutkimukseen sekä • kemian alan museoja näyttelytoimintaan Apurahaa haetaan sähköisesti osoitteessa: www.kordelin.fi/apurahat_erillisrahastot Hakuaika päättyy 30.1.2016
Työtehtävät on asetettu tärkeysjärjestykseen. Raportti on toteutettu Työelämä2020 -hankkeessa, jossa kehitetään suomalaisesta työelämästä Euroopan parasta. EDELLÄKÄVIJÄT hyödyntävät monipuolisesti työaikajoustoja kiireen hallitsemiseksi ja työstä palautumiseksi. Muutokset kiireessä tunnistetaan ja niiden hallinta on ennakoivaa. Kiirettä voi kesyttää myös tunnistamalla ja organisoimalla johdonmukaisia tehtäväkokonaisuuksia. Pidemmän päälle jatkuva kiire kuitenkin aiheuttaa stressiä ja heikentää hyvinvointia ja tuottavuutta. Edelläkävijätyöpaikoilla työhyvinvoinnin kehittäminen ja seuraaminen on jatkuvaa. Työhyvinvoinnin perusasiat ovat kunnossa. Reagointi muutoksiin on kuitenkin hidasta ja kehittämistä tehdään rajoitetusti tai satunnaisesti. Kiireen tärkeimmät syyt on tunnistettu ja kiireen ja sen haittojen vähentämiseksi on tehty suunnitelma. Voitte itse arvioida lähtötilanteenne. KEHITTÄJIEN TASOLLA työtilanteesta keskustellaan säännöllisesti esimiehen ja työntekijöiden kesken. Kiireen taustalta löytyy monia tekijöitä. Kirjoitus on julkaistu aiemmin Työterveyslaitoksen sivuilla. Jatkuvat keskeytykset näkyvät muun muassa työpäivän pidentymisenä. Työmäärä on jaettu tasapuolisesti. Se perustuu laitoksessa tehtyyn Työhyvinvointi paremmaksi -raporttiin, joka sisältää katsauksen työhyvinvoinnin tilasta suomalaisilla työpaikoilla. Työpaikoilla panostetaan kehittämiseen erillisillä hankkeilla monipuolisesti ja suunnitelmallisesti. Asiakas on voinut asettaa liian tiukan aikataulun tai projektille varatut resurssit ovat niukat suhteessa tehtävien määrään. Myös työstä saatu arvostus, työn palkitsevuus ja vaikuttamismahdollisuudet voivat väliaikaisesti lieventää kiireen haittoja, kuten koettua kuormittavuutta. Myös merkittävä osuus työtapaturmista tapahtuu kiireessä. Sampsa Puttonen on Työterveyslaitoksen vanhempi tutkija ja terveyspsykologian dosentti, joka tuottaa ratkaisuja kuormittumisen ja palautumisen tasapainon löytämiseksi. HYVÄ PERUSTASO tarkoittaa, että työntekijöillä on selkeät tehtävänkuvat ja heille on asetettu selkeät tavoitteet. Oletteko kiireen hallinnan perustasolla vai oletteko kenties kehittäjiä tai edelläkävijöitä. Sampsa Puttonen sampsa.puttonen@ttl.fi Rii tta Su pp eri /Ke ks i. TYÖN KESKEYTYMINEN ja tehtävästä toiseen siirtyminen ovat yleisiä tilanteita työssä. 12 KEMIA 8/2017 TÄTÄ MIELTÄ Aikaa ei voi hallita, mutta kiirettä voi SUOMALAISISTA työntekijöistä lähes puolet joutuu kiirehtimään, jotta he saavat työnsä tehtyä. Kehittäminen on tulevaisuuteen suuntaavaa, uusia toimintatapoja omaksutaan ja kehitetään nopeasti. Sopiva määrä aikapainetta voi tilapäisesti tehostaa työskentelyä ja antaa lisäpotkua. Myös hyvinvointiin liittyvien velvoitteiden hoitaminen on sujuvaa. Tilannetta on mahdollista ennakoida ja hallita tunnistamalla tilanteet, joissa häiritseviä keskeytyksiä esiintyy
Kiitämme kumppaneitamme kuluneesta vuodesta. Toivotamme tunnelmallista joulun aikaa ja hyvää uutta vuotta! Sc an sto ck ph ot o KEMIA Kemi www.lahtiprecision.com Punnittua kokemusta. Sustainability from Renewable Chemicals www.vtt.fi www.miele.fi/professional CEDERROTH ENSIAPUTUOTTEET www.firstaid.cederroth.com/fi www.laboline.fi MIXING TECHNOLOGIES www.bergiustrading.com
Prosessiin osallistui kupariyhdiste, joka sitten poistettiin. Yaghi kehuu Chemical & Engineering News -lehdessä kagomekudosta ”eleganttina topologisesti kudottuna rakenteena” ja ”älykkäänä molekulaarisen kutomisen illustraationa”. Lähtötaso on siis korkea ja kilpailu ankaraa. Samassa lehdessä uusinta saavutusta kommentoi myös Northwestern-yliopiston materiaalitutkija Samuel I. Niiden valmistaminen keinotekoisesti on huomattava askel eteenpäin alueella, jolla muutkin tutkijat ovat tehneet työtä hartiavoimin. Yaghin johtama ryhmä julkaisi vuonna 2016 tutkimuksen panssariverkkoa muistuttavan rakenteen valmistamisesta orgaanisista langoista. 14 KEMIA 8/2017 lejä”, joissa langat ovat 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden samoin kuin matossa. Hänen ryhmänsä tutkii itsejärjestyviä orgaanisia materiaaleja. Nanolangoista on rakennettu kaksiakselisia ”tekstiiET H Zü ric h/ Jo ac him Sc hn ab l Kagomen periaate selviää parhaiten kuvasta. Jo kaksiakselisten kudosten tuottaminen oli iso hyppäys. Kagome on siis kirjaimellisesti ”silmäkori”. Müllenin alaa on synteettinen kemia, esimerkiksi moniulotteiset polymeerit. Toisiinsa nähden 60 asteen kulmassa olevien lankojen väliin jää kuusikulmion muotoisia aukkoja. Berkeleyn yliopiston kemistin Omar Y. Hänen ryhmänsä tutkii muun muassa molekyylikehikkoja supramolekulaarisessa ja biologisessa kemiassa. Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt hypännyt kehityksen seuraavalle tasolle luomalla kolmiakselisen kudoksen, jonka kaksi kudelankaa ladotaan päällekkäin. Helma Wennemersin supramolekyylikankaan uutuus oli kolmiakselisuuden lisäksi se, että tutkijat hyödynsivät orgaanisia rakennuspalikoita. Tutkimusta veti Zürichin teknillisen korkeakoulun professori Helma Wennemers. Saksaa edusti synteettisen kemian professori Klaus Müllen, joka työsSupramolekyyleista punottiin pärekori kentelee Mainzissa Max Planck -instituutissa ja Johannes Gutenberg -yliopistossa. Stupp. Sitä merkittävämpää on Helma Wennemersin vetämän tutkijaryhmän saama tunnustus. Sen silmät tarkoittavat aukkoja loimien ja kuteiden välissä. Molekyylien kutomakone Japanin kago merkitsee koria ja me silmiä. Liekö makrotason mallin eli kagome-rakenteen idea tullut heiltä. Kemiassa lankoina voidaan käyttää molekyyliketjuja. Kalevi Rantanen Yksinkertainen kangas, esimerkiksi räsymatto, koostuu pitkittäisistä langoista eli loimista ja poikittaisista langoista eli kuteista. Lopulta kangaspuista kuoriutui kolmiakselinen supramolekyylikori. Samankaltainen rakenne on tavallisessa pärekorissa. Stupp vertaa kagome-rakennetta metallo-orgaanisiin kehikoihin eli mof-rakenteisiin: ”Työ osoittaa, että on mahdollista rakentaa tällaisia supramolekulaarisia rakenteita käyttämättä metalleja tai vaikeita kemiallisia reaktioita.”. Pitkittäiset ja poikittaiset päreet pujotetaan toistensa lomitse. Periaatteeltaan teknologia muistuttaa yli 7 000 vuotta vanhaa japanilaista korinpudontaa eli kagomea. Mukana oli myös puolalaisen Lodzin yliopiston kemisti Wojciech Pisula, joka on selvittänyt supramolekulaaristen rakenteiden itsejärjestymistä, sekä japanilaisen Nagoyan yliopiston professori Eiji Yashima kollegoineen. Ryhmä käytti sekä kuteena että loimina oligoproliini-nimistä kierKansainvälinen kemistiryhmä on kutonut maton, jonka kuteina ja loimina käytettiin orgaanisia nanolankoja. Tiedeyhteisö kumartaa Kokonaan orgaanisia kolmiakselisia kudoksia ei ole koskaan tavattu luonnossa. Loimet kulkevat vuoroin kuteiden alta ja päältä
Molekyylit järjestyivät tällöin itsestään kagome-rakenteeksi. 15 8/2017 KEMIA ET H Zü ric h/ Jo ac him Sc hn ab l Siinä se on – maailman ensimmäinen kokonaan orgaaninen kolmiakselinen kudos, iloitsevat ETH Zürichin professori Helma Wennemers (oik.) ja tutkija Urszula Lewandowska. Kudoksen rakentuessa ne pinoutuvat kemiallisesti toistensa päälle. Mallia voi katsoa kuvasta. Oligoproliinit ovat jäykkiä, levymäisiä ”molekyylitelineitä”. On jännittävää nähdä, että kahdenlaisten kuteiden parit ovat epävakaita,. Kokeessa syntyi 2,7 nanometrin mittaisia pätkiä, joiden välissä, vuorotellen ketjun yläja alapuolella oli tyhjiä lovia ”kuteita” varten. Hipaisevan heijastuksen laajakulmaisella röntgensironnalla eli Giwaxs-tekniikalla tutkijat varmistivat, että oli syntynyt kagomelle tyypillinen kuusikulmio, jonka halkaisija oli noin kolme nanometriä. Se, että lopputulos todella muistutti mikrotasolla japanilaista koria, selvisi, kun tutkijat analysoivat sen rakenteen. Ryhmä otti ensin kuvat läpäisyelektronimikroskoopilla ja atomivoimamikroskoopilla. Seosta pidettiin tunti 60 asteen lämmössä, ja annettiin sen sitten jäähtyä huoneenlämpötilaan. teistä peptidiä, joka on aminohappoketjun johdos. Tutkijat lisäsivät proliinioligomeereihin peryleeni-monoimidinimisiä orgaanisia ryhmiä ja laittoivat sitten ainekset yleisesti käytetyn liuottimen tetrahydrofuraanin vesiliuokseen. Kemia kohtaa geometrian Makrotason kagome-rakenteen voi helposti tehdä itsekin vaikkapa paperiliuskoista. Kemiallisena kutomakoneena toimi liuos
Kari Rissanen on tehnyt yhteistyötä molempien ryhmien kanssa. Lääkkeet nanokapseliin Reilun parinkymmenen vuoden mittaan Rissasen ryhmälle on kertynyt kokemusta monenlaisista supramolekulaarisista rakenteista. Tänä syksynä väitellyt Lotta Turunen paneutuu halogeenisidoksen hyödyntämiseen itsejärjestäytyvien nanokokoisten molekyylisysteemien rakenneosina. Yksi tutkimusidea on molekyylinkokoinen kytkin, jossa yksi molekyyli olisi yksi bitti. Tekniikan hallinta on tosi vaikeaa”, Rissanen sanoo ja viittaa omiin solmututkimuksiinsa. ”Supramolekyylikemia ja molekulaariset koneet ovat samaa aluetta. Ryhmän tavoitteena on saada aikaan halkaisijaltaan 1–2 nanometrin kapseleita. Toistaiseksi kytkiminä on saatu toimimaan vasta suuria molekyylijoukkoja.” Jyväskylän yliopiston Kari Rissanen on suomalaisen supramolekyylikemian suunnannäyttäjä.. Ryhmä on tutkinut paljon halogeenisidosta, joka on yksi heikoista kemiallisista sidoksista. ”Suunnittelemme siis sitä, miten molekyylit keskustelevat toistensa kanssa.” Keskustelun tuloksena voi syntyä vaikkapa rakenne, jossa vain molekyylin toinen puoli reagoi. Supramolekulaarisen kemian, molekyylikoneiden ja nanotekniikan rajat ovat liukuvat, ja tutkijat ylittävät niitä koko ajan. 16 KEMIA 8/2017 Suomessa supramolekyyleja on tutkinut eniten akatemiaprofessori Kari Rissasen ryhmä Jyväskylän yliopistosta. Hän oli mukana jo vuonna 2010 julkaistussa tutkimuksessa, jossa selvitettiin Janus-dendrimeerien käyttöä lääkeaineiden kuljettimina. Helma Wennemersin vetämän hankkeen tulokset kiinnostavat suomalaistutkijaa. Turunen rakensi väitöstyössään kavitandeja, kuppimaisia makromolekulaarisia muotoja. Yhdessä Lehnin kanssa hän julkaisi jo vuonna 1995 tutkimuksen rotaksaanityypin multimetallikompleksien itsejärjestäytymisestä. Molekulaarisia koneita rakennettaessa molekyyleja pujotetaan renkaisiin”, Rissanen kuvailee. ”Vaikka supramolekyylikemian suorat sovellukset ovat toistaiseksi vähäisiä, yksi esimerkki niistä on lääkeaineiden kuljetus molekulaarisen kapselin sisällä”, Rissanen kertoo. Arkipäivän esimerkkejä supramolekulaarisista rakenteista ovat geelit, esimerkiksi hillot. Renkaan muoPe tte ri Ki vim äk i Kari Rissanen panee molekyylit keskustelemaan toisen molekyylin sisään pujotetaan akselimolekyyli samaan tapaan kuin lanka neulansilmään. Hän julkaisi vuonna 2012 Edinburghin yliopistossa työskentelevien kollegojensa kanssa tutkimuksen viisinkertaisesta molekyylisolmusta, joka sekin sisältää ylityksiä ja alituksia. Supramolekulaarinen kemia on Rissasen määritelmän mukaan molekyylien kasautumien kemiaa. Työ loi hyvän pohjan jatkotutkimuksille. ”Tähän on tosin vielä matkaa. Tällä hetkellä Kari Rissasen erityisen mielenkiinnon kohteena ovat kapselit. Supramolekyylikemia sai nimensä alan uranuurtajalta Jean-Marie Lehniltä, joka yhdessä kahden muun tutkijan kanssa palkittiin vuoden 1987 Nobelilla. Vuonna 2016 kemian Nobelin vei molekyylikoneiden kehittäjäkolmikko Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart ja Bernard Feringa. Rotaksaani koostuu kahdesta sisäkkäisestä molekyylista. ”Ali, yli, ali, yli. Alan tutkijat panevat molekyylit toimimaan ohjatussa vuorovaikutuksessa
Staattisella sähköllä tehtiin pitkään kokeita salongeissa ja muutamissa laboratorioissakin. Monilla niistä on fysikaalisia teknisiä sovelluksia, joista suurinta osaa on mahdoton vielä arvata. Näin kävikin. Kemiallinen kolmen polymeerin kagome-kudoskin osoittautui suhteellisen lujaksi ja vakaaksi. Nykyinen supramolekyylikemia muistuttaa sähköstatiikan tutkimusta 1700-luvulla. Kagome-kudoksen valmistajat testasivat laboratoriossa nanopartikkelien sijoittamista korin silmiin. Kokeilijat eivät voineet edes aavistaa, mitä hupifysiikasta myöhemmin kehittyisi. Tutkijat puhuvat supramolekulaarisesta kudoksesta: atomeista kootaan molekyyleja ja molekyyleista supramolekyyleja. Liuskat vain lepäävät toistensa päällä. kalevi.rantanen@kolumbus.fi Tieteen viihdekäyttäjät luovat uutta Tekstiiliteknologiassa hyödynnetään kutomisen ja punomisen lisäksi solmuja ja solmintaa. ET H Zü ric h/ Jo ac him Sc hn ab l testit osoittivat, että hiukkaset olivat sijoittuneet säännöllisesti kudosrakenteeseen. Kolmen langan rakenteita on monenlaisia, esimerkiksi Borromeon renkaat. Rakennetta on vaikea selittää sanoin, mutta malli on helppo valmistaa. Kokeet edustivat nykytermein uteliaisuusvetoista tutkimusta. Hanketta vetänyt Helma Wennemers uskoo, että kemiallisen kagomen tulevaisuuden sovelluksia voisivat olla katalyytit, sensoriteknologia ja kaasujen käsittely. Nykyistä supramolekyylikemiaa voisi vastaavasti nimittää hupikemiaksi. Manchesterin yliopiston tutkijaryhmä kertoi tammikuussa 2017 palmikoineensa kahdeksankertaisen molekyylisolmun rautayhdisteiden avulla. Kirjoittaja on vapaa tiedetoimittaja. Uskallan myös olettaa, että kemisteistä on toisinaan yksinkertaisesti hauskaa rakentaa jännittäviä asioita supramolekyyleista. Ajan termi oli physique amusante eli hupifysiikka. Tutkijat arvelivat, että suhteellisen luja kudos estäisi hiukkasia takertumasta toisiinsa, mikä usein on ongelma metallisten nanohiukkasten synteesissä. Myös kylmäkuivauskestävyys parani. Kalevi Rantanen. Vakavia teknologioita on – ei aina mutta usein – edeltänyt huvi. Jos yksi rengas poistetaan, kaksi muutakin irtoavat toisistaan. Hiukkaset he valmistivat syntetisoimalla iridiumia Ir(acac)(COD)-lähtöaineesta. Kolmiakselisen kudoksen Yongin moduuli eli elastinen kerroin oli 1,7 gigapascalia, kun se erillisellä langalla oli 0,3 gigapascalia. Paljon mahdollisuuksia Kaupallisissa tuotteissa molekyylikankaita tai muuta supramolekulaarista kemiaa ei ole vielä hyödynnetty, mutta mahdollisina sovelluksina on mainittu esimerkiksi uudet sensorit, lääketieteellinen kuvantaminen, metallien erottaminen malmeista, ydinjätteiden käsittely ja lääkkeiden kuljetus elimistössä. Solmu on suljettu silmukka, jossa on 192 atomia ja jonka pituus on noin 20 nanometriä. 17 8/2017 KEMIA samoin loimien ja yhdenlaisen kuteen parit. Elektronimikroskooppikuvat ja kemialliset Molekyylitasolla kagome-rakenne näyttää tältä. Sama periaate on palmikossa: letti hajoaa, jos yksikin langoista vedetään pois. Matemaatikkojen mukaan mahdollisia solmuja on miljardeja. 2000-luvulla 3d-printtausta harrastavat maakarit raivaavat tietä teolliselle tulostukselle. Jos halutaan vakaa rakenne, tarvitaan kaikki kolme liuskatyyppiä. Ennen tämän päivän älypuhelimia oli 1920-luvun radioamatööritoiminta. Kudos kesti myös vesija tolueeniliuottimia. Kudottuja rakenteita – tieteen slangilla ilmaistuna kudottuja topologioita – esiintyy yleisesti makrotason rakenteissa tekstiileistä kalaverkkoihin ja koreihin. Tällöin loimet sitovat kuteet toisiinsa
Indiumin talteenottoa nestekidenäytöistä lappeenrantalaistutkijat ovat selvittäneet jo vuosikymmenen verran. 18 KEMIA 8/2017 AJANKOHTAISTA Kokkolan materiaaliviikon keskeisiä teemoja oli sivuvirtojen hyödyntäminen ja materiaalien kierrätys. ”Kovan valmistelun jälkeen saatiin lupa lannan polttoon, mutta samalla edellytettiin niin tehokasta savukaasujen puhdistusta ja seurantaa, ettei polttaminen ole käytännössä mahdollista”, harmitteli ammattikorkeakoulu Centrian TKI-koordinaattori Heidi Kanala-Salminen. Niiden uudelleenkäsittelyssä pitää ottaa huomioon, että prosessiin tulee myös piraattiakkuja, jotka sisältävät litiumin sijasta kadmiumia”, professori tähdentää. Tutkimusta aiheesta on tehty, mutta erilaisten kierrätyskokeiden tulokset eivät ole keskenään vertailukelpoisia. Jos jätteelle ei ole tehty seulontaa, alkuaineiden talteenoton saanto on paljon huonompi.” Akkujen ja paristojen kierrätyksen perusongelma on Lundströmin mukaan se, ettei niitä ole alun perin suunniteltu uudelleenkäyttöä ajatellen. Tavallisia mineraalihappoja käyttämällä Lappeenrannassa on saatu loisteputkijätteestä eroteltua esimerkiksi europiumia, erbiumia ja yttriumia. ”Käsittelyprosessit on siis suunniteltava siten, että tällaiset epäpuhtaudet voidaan eliminoida.” Koboltin, kuparin ja nikkelin kierrätykseen on kehitetty prosessit, ja toiminnassa on laitoksia, jotka ottavat nämä alkuaineet talteen. Yhtiö on jo vuosia jalostanut taikina-, jauhoja leipomotuotejätteitä biopolttoaineiksi. ”Koboltti ja litium ovat akuissa pulverimaisina. Esimerkin kiertotalouden kompastuskivistä tarjoaa kotimainen energiayhtiö St1. Akkumateriaalien kierrättämistä hankaloittaa moni asia. Huomattava edistysaskel otettiin, kun indiumja tinaoksideista koostuva kerros ryhdyttiin aivan ensimmäiseksi raaputtamaan irti näytön pinnasta. Romussa arvoaineiden pitoisuudet ovat usein jopa suurempia kuin niiden kaivosten malmeissa, joista neitseellisiä alkuaineita louhitaan. Vastatuuleen on joutunut myös hevosenlannan hyötykäyttö. ”Sekä loisteputkiettä nestekidenäyttöjätteestä on saatu talteen harvinaisia maametalleja selektiivisellä ioninvaihdolla ja neste-nesteuutolla”, kuvaili LUT:n tutkijaprofessori Sami Virolainen. Ironisesti aineksen kaatopaikkasijoitukselle voivat olla luvat jo valmiina. Sopivan käyttökohteen löytäminen, erotusja puhdistusmenetelmien etsiminen ja markkinointiin liittyvät toimet vaativat niin aikaa kuin osaamista. Suositeltavampi käsittelytapa olisi ollut kompostoiminen. Sen sijaan, että elektroniikkaromu kuljetetaan suuriin keskitettyihin laitoksiin, pienet laitokset sijoitettaisiin kontteihin, jotka matkaisivat rekan kyydissä alueellisiin keräilypisteisiin. ”Piirilevyjäte sisältää kuparia 10– 20 prosenttia ja lisäksi huomattavia määriä kultaa, hopeaa ja palladiumia. Kännyköiden, tablettien ja kannettavien tietokoneiden nestekidenäytöissä on lisäksi indiumia”, kertoi professori Mari Lundström Aalto-yliopistosta. Myös kerran jätteeksi luokitellun aineksen hyödyntämiseen tarvittava luvitus saattaa olla työn takana. Toiminta tulkittiin kuitenkin jätteiden polttamiseksi. Kännykät komeroissa Elektroniikkaromu sisältää harvinaisia ja arvokkaita alkuaineita, jotKokkola Material Week Lainsäätäjä putoaa kiertotalouden kelkasta ka olisi järkevää kierrättää. ”Vuoteen 2020 mennessä maailmalla on 25 miljardia akkua, joiden laatu kuitenkin vaihtelee. ”Pyrometallurgiassa litium menetetään kuitenkin kokonaan. Volyymiä kierrätykseen olisi siitä huolimatta. Kerran jätteeksi luokitellun aineen hyötykäytön voi estää jäykkä lainsäädäntö, tapahtumassa todettiin. Käytössä olevilla liuotusmenetelmilläkään sitä ei saada talteen niin puhtaana, että se kelpaisi nykyisillä raaka-aineiden hinnoilla akkukäyttöön.” Tuottoisa raaputus Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa LUT:ssa on kuitenkin saavutettu hyviä tuloksia harvinaisten alkuaineiden talteenotossa hydrometallurgisilla erotusprosesseilla. Elektroniikkaromua syntyy maailmassa joka vuosi kymmeniä miljoonia tonneja, joten tarjolla on runsaasti myös niistä talteen otettavia arvoaineita. Murskattua akkujätettä ei esimerkiksi aina seulota. ”Kun prosessi perustuu pääosin liuotukseen, uuttamiseen, suodatuk. Kierrättäminen ei kuitenkaan ole yksinkertaista. Se saattaa tyssätä jo siihen, etteivät ihmiset luovu virattomiksi käyneistä laitteistaan, vaan säilyttävät niitä pöytälaatikoissaan ja komeroissaan. ”Aikaisemmin prosessi käynnistettiin murskauksella, jolloin käsiteltävän materiaalin indiumpitoisuus oli paljon matalampi.” Virolaisen mukaan liuotuksessa ja sen jälkeisissä hydrometallurgisissa prosesseissa käytetään niin kevyitä prosessilaitteita, että käsittelylaitokset kannattaisi viedä jätteen luo. Ongelma nousi esiin loka–marraskuun vaihteessa järjestetyn Kokkola Material Week -tapahtuman puheenvuoroissa ja keskusteluissa. Lauri Lehtinen Jätteiden ja sivuvirtojen tuotteistaminen on usein kallista ja vaivalloista
Kehittämistä vaaditaan hänen mukaansa monilla ketjun osa-alueilla, korjuun lisäksi niin puuaineksen varastoinnissa kuin käsittelyssä. Ruotasen näkökulma kattaa pitkän kehityskaaren, sillä ylivieskalainen Bet-Ker on valmistanut tulenkestäviä massoja ja rakenneosia terästeollisuudelle vuodesta 1977. M ax Pi xe l seen ja saostukseen, se voidaan rakentaa kompaktiksi. Materiaalien kierrätykseen kannustaa sekin, että niiden valmistus kuluttaa huomattavasti energiaa. Kirjoittaja on vapaa toimittaja. Suomessa tällaisia kipsivuoria on esimerkiksi Uudessakaupungissa ja Siilinjärvellä. Luonnonvarakeskuksen BioHubprojektissa etsitään parhaillaan sekä uusia raaka-ainelähteitä että menetelmiä, joilla puuaineksen hienoimmat, toistaiseksi liki hyödyntämättömät osat saataisiin tuottaviksi sivuvirroiksi. Olisi siksi eduksi, jos vaikkapa kuorija lehtiaines voitaisiin korjata rungoista erillään. Siksi myös masuunien ja senkkojen vuorausmateriaalien ja valuhiekkojen hyödyntämisestä on tullut kiinnostava vaihtoehto”, kertoi tuotekehityspäällikkö Kyösti Ruotanen Bet-Ker Oy:stä. Kun haketta säilytetään kasassa, hydrofobiset aineet säilyvät, mutta hydrofiilit katoavat”, kuvaili projektissa työskentelevä tutkija Eelis Halmemies. Niiden koostumus ja määrä vaihtelevat sekä puulajeittain että puun eri osissa. ”Haihtuminen, nopea hydrolyysi, hapettuminen ja polymeroituminen tuhoavat nopeasti herkimmät, esimerkiksi kosmetiikkaja terveysalan valmistajien kaipaamat yhdisteet. 19 8/2017 KEMIA Hitaasti reagoivalla lainsäädännöllä on vaikeuksia pysyä kelkassa, kun kiertotalouden vauhti kiihtyy. Lisäksi raskaita materiaaleja kuljetettaessa tärvääntyy polttoainetta. Louhinnan ja rikastuksen jälkeen materiaalien kalsinointi ja muovaus vaativat vielä polton. lehtinen.lauri@kolumbus.fi. Kun erotusvoimaa vielä saadaan tehostettua, tällainen konsepti on järkevää toteuttaa.” Mielenkiintoisia raaka-ainelähteitä harvinaisten maametallien etsijöille ovat Virolaisen mukaan myös lannoiteteollisuuden fosforikipsisakat. ”Se puolestaan olisi merkittävä asia ei pelkästään Suomen vaan koko maailman kannalta.” Akut metallien varpailla Tulenkestävien materiaalien kierrättäminen ei takavuosina innostanut, sillä materiaalit ovat periaatteessa halpoja, ja myös niiden saatavuus on ollut hyvä. ”Näiden alkuaineiden pitoisuudet kipsimassoissa ovat vajaan prosentin verran, kun ne tyypillisesti hyödynnettävissä malmeissa ovat kolmisen prosenttia. Modernien akkujen myötä esimerkiksi grafiittien hinnat ovat kaksikymmenkertaistuneet. Tilanteen on muuttanut uuden sukupolven akkujen valmistus. Puun herkät yhdisteet Puuraaka-aineesta halutaan nykyään ottaa talteen entistä suurempi määrä erilaisia kemiallisia yhdisteitä. ”Terästeollisuudella on alkanut olla vaikeuksia saada hankittua tuotannolle tärkeitä aineita. Tulenkestävien materiaalien globaali volyymi on tätä nykyä jopa 40 miljoonaa tonnia vuodessa ja markkina-arvo yli 30 miljardia euroa. Läjitetyt kipsit ovat kuitenkin helposti saatavissa, ja kipsivuorten lähellä on kemianteollisuuden infrastruktuuria ja raaka-aineita.” Kipsien hyödyntäminen liuotukseen yhdistetyllä ioninvaihdolla on jo nyt lähes kannattavaa. Jos lappeenrantalaistutkijat onnistuvat vielä tehostamaan saantoa, luvassa on reaalinen valmistusprosessi
Paketoitaviksi päätyy tuotteita monialakonsernin omasta, laajasta valikoimasta. 20 KEMIA 8/2017 UUTISIA Suomi täyttää sata ja perheyhtiö Berner 34 vuotta enemmän. Muun muassa tällaisia paketteja on viime kuukausina kiikuttanut eri puolille maata perinteikäs perheyritys Berner Oy, joka onnittelee satavuotista Suomea omalla Sata lahjaa suomalaisille -tempauksellaan. Lahjoitustoiveita ehtii vieläkin jättää yhtiölle osoitteessa www.satalahjaa.fi. Muhkeimman pakettinsa Berner kääri Pelastakaa Lapset ry:lle, jonka Eväitä elämälle -ohjelmalle se lahjoitti 30 000 euron summan. Lahjasäkki Tyttöjen taloon, joka järjestää toimintaa ja tukea arkeen tytöille ja nuorille naisille. Paketteja ovat tähän mennessä vastaanottaneet muun muassa perheet, joita ystävät tai sukulaiset ovat halunneet muistaa yllätyslahjalla. ”Tempaus on saanut hyvin iloisen ja aktiivisen vastaanoton. ”Tasaisesti on kyllä toivottu kaikkea muutakin.” ”Kotimaista työtä arvostetaan” Berner aloitti toimintansa vuonna 1883 eli 34 vuotta ennen kuin Suomen suuriruhtinaskunnasta tuli itsenäinen Suomen tasavalta. ”Vain siten me pystymme turvaamaan työpaikkoja täällä Suomessa ja jatkamaan työtä kotimaisen tuotannon hyväksi.” Itsestään menestys ei toki tule, vaan suomalaisten toimijoiden pitää pystyä näyttämään kyntensä monikansallisten suuryritysten rinnalla. Meille on tullut kampanjasivulle yhteensä tuhansia ehdotuksia ilahdutettavista tahoista, ja keskustelu on ollut vilkasta myös sosiaalisessa mediassa”, kertoo Korpiniemi, jonka mukaan hienoisiksi lahjasuosikeiksi ovat nousseet herkän ihon hoitotuotteet ja kodinhoitotuotteet. Lisäksi yhtiö jakaa vuoden loppuun mennessä täydet sata pienempää, sadan euron arvoista lahjaa. Siihen me vastaamme lähituotannolla, lyhyillä kuljetusmatkoilla, kustannustehokkuudella ja laadulla, josta emme tingi.” Yhtiö solmi hiljattain strategisen yhteistyösopimuksen uuden, ekologisen pakkausmateriaalin keksineen Sulapac Oy:n kanssa. Uudet kumisaappaat ja oma hammastahna kaikille Heinäveden ekaluokkalaisille. Antti Korpiniemen mukaan yhtiö elää parhaillaan pitkän historiansa todennäköisesti parasta ajanjaksoa. Berner toimii yhtenä innovaation tuotekehityskumppanina. ”Laadussa ja soveltuvuudessa paikallisille markkinoille pärjätään varmasti, mutta kansainvälinen massatuotanto asettaa tehokkuushaasteita. Yritys onnittelee itsenäistä isänmaataan käärimällä tuotteitaan lahjapaketteihin, joilla muistetaan suomalaisia arjen sankareita. ”Ohjelma tarjoaa meille hienon mahdollisuuden tukea syrjäytymisvaarassa olevien lasten ja nuorten koulunkäyntiä ja harrastamista”, Korpiniemi sanoo. Meille on tärkeää olla mukana kehittämässä suomalaisia kestäviä tulevaisuuden innovaatioita, josta Sulapac on erinomainen esimerkki”, sanoo Bernerin liiketoimintajohtaja Jussi Armanto. Muistamisia tavallisille suomalaisille päiväkodeista vanhainkoteihin. Päivi Ikonen Bernerin itsenäisyyden juhlavuoden paketit ovat ilahduttaneet suomalaisia päiväkoti-ikäisistä vanhainkotien asukkaisiin.. ”Etsimme ja kehitämme jatkuvasti vastuullisempia tuoteja pakkausratkaisuja. ”Perheyrittämistä ja yrittämistä yleensäkin pidetään nyt hyvänä asiana. ”Berner on ollut koko itBerner juhlii Suomea Sadalla lahjalla suomalaisille senäisyyden ajan mukana rakentamassa suomalaista yhteiskuntaa, ja haluamme varsinkin näin juhlavuonna ilahduttaa arjen sankareita”, taustoittaa ideaa yhtiön toimitusjohtaja Antti Korpiniemi. Kotimaista tuotantoa ja kotimaista työtä ei arvosteta ainoastaan puheissa, vaan se näkyy myös konkreettisesti kuluttajien valinnoissa”, toimitusjohtaja kiittää ja toivoo, ettei arvostus lopahda juhlavuoden jälkeen