Uusi materiaali tunnistaa helposti UV-säteilyn määrän – mahdollisuus seurata omaa altistumista
Turun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet synteettisen SensoGlowTM-materiaalin, joka tunnistaa auringosta saatavan ultraviolettisäteilyn määrän ja laadun. Materiaalista olisi mahdollista valmistaa halpa, monikäyttöinen ja pitkäikäinen UV-säteilymittari, jolla ihmiset voisivat seurata omaa UV-säteilymääräänsä esimerkiksi puhelinsovelluksen avulla.
UV-säteilyn tiedetään altistavan ihon ja silmät monille sairauksille, kuten esimerkiksi syöville. Tästä syystä esimerkiksi auringosta saatavan UV-säteilyn määrän ja laadun helppo tunnistaminen on erityisen tärkeää.
– Tällä hetkellä tähän käytetään pääasiassa orgaanisia, UV-säteilyn vaikutuksesta väriä vaihtavia molekyylejä. Näiden huonona puolena on kuitenkin niiden kestämättömyys, sillä näissä molekyyleissä värin vaihtuminen vaatii rakenteen hajoamisen ja uudelleen järjestäytymisen. Tästä syystä orgaaniset molekyylit eivät ole kovin pitkäikäisiä tässä käyttötarkoituksessa, kertoo epäorgaanisen kemian yliopistonlehtori Mika Lastusaari Turun yliopistosta.
Turun yliopiston kemian laitoksen epäorgaanisen materiaalikemian tutkimusryhmä on kehittänyt luonnon hackmaniittiin perustuvan synteettisen SensoGlowTM-materiaalin, joka pystyy vaihtamaan väriä UV-säteilyn määrän ja laadun mukaan. Materiaali saadaan säädettyä herkäksi UVA-, UVB- tai UVC-säteilylle sekä myöskin auringon UV-indeksille.
– SensoGlowTM-materiaalin värin vaihtuminen ei perustu rakenteen muutokseen, vaan elektronien varastoitumiseen materiaalissa, jolloin se on kestävämpi kuin orgaaniset vaihtoehdot. Koska värin vaihtuminen perustuu elektronien varastoimiseen, on tapahtuma palautuva. Kun materiaali viedään pois UV-säteilystä, palautuvat elektronit takaisin perustilalleen, jolloin materiaalin väri palaa takaisin normaaliksi, kuvaa ryhmässä väitöskirjaa tekevä Isabella Norrbo.
Tämä ominaisuus mahdollistaa saman materiaalin käyttämisen useita kertoja. Lisäksi SensoGlowTM-materiaalin valmistaminen on erittäin edullista, sillä se koostuu yleisistä alkuaineista.
– Uskomme, että SensoGlowTM-materiaalista voitaisiin valmistaa halpa, monikäyttöinen ja pitkäikäinen UV-säteilymittari, joka voisi olla arkipäiväisessä käytössä oman UV-säteilymäärän seuraamisessa. Seuraaminen onnistuisi esimerkiksi puhelinsovelluksen avulla, Lastusaari sanoo.
SensoGlowTM-materiaalin värin voimakkuus on verrannollinen sen saamaan säteilyn määrään. Materiaalia voitaisiin hyödyntää esimerkiksi tarrana, joka olisi kiinni vaikkapa rannekellossa. Säteilyn määrän saisi selville ottamalla tarrasta kuvan kännykällä, jolloin sovellus kertoisi UV-indeksin senhetkisen arvon.
Kokeellisten tutkimusten lisäksi tutkijat tarkastelivat värin vaihtumista laskennallisin menetelmin Ranskassa Lyonin yliopistossa toteutetussa yhteistyötutkimuksessa. Laskennalliset tulokset vahvistivat kokeelliset havainnot.
– Näiden tulosten avulla saimme lisää tietoa värin vaihtumisen mekanismista ja värin palautumisesta. Värin vaihtumisen mekanismin kokeelliseen tutkimukseen saimme apua Turun yliopiston fysiikan laitokselta, Solar Simulator Finland Oy:lta sekä Uppsalan yliopistosta, Lastusaari kertoo.
Tutkimusta ovat rahoittaneet Business Finland, Suomen Akatemia, Nordic Energy Research, Turun yliopistosäätiö, Turun yliopiston tutkijakoulu, Jenny ja Antti Wihurin säätiö, Suomen Kulttuurirahasto (Varsinais-Suomen rahasto) ja French agency ANR.
>> Tutkimus on julkaistu lehdessä Materials Horizons
JV
Kuva: MBatty