2015. aastast ilmuvad Novaatori uudised Eesti rahvusringhäälingu veebilehe teadusrubriigis ERR Novaator (novaator.err.ee).

Novaator - Taevakivist leitud üliväikesed teemandid näitavad nanotehnoloogias uusi võimalusi
12.12.2013 10:37

Taevakivist leitud üliväikesed teemandid näitavad nanotehnoloogias uusi võimalusi

Villu Päärt
Skype: villu.paart
villu.paart@ut.ee
Loe kommentaare (1)
Samal teemal (0)
Poole sajandi eest Maale kukkunud meteoriit, mis on vanem kui Päikesesüsteem, sisaldab teadaolevalt kõige väiksemaid eriliste kiirgusomadustega teemante.

Üliväikeses mõõtkavas teemandid – nanoteemandid – on teadlasi huvitanud juba aastakümneid. Ülitugev ja stabiilne süsinikumolekul omab nanomõõtkavas mitmeid huvitavaid omadusi.

Kui inimese pärilikkusainet kandev DNA-ahel on umbes 2,5 nanomeetrit pikk, bakter sellest tuhat korda suurem (2,5 mikromeetrit), siis suuremapoolne vihmapiisk on veel omakorda tuhat korda suurem. Seega käib jutt vihmapiisast umbes miljon korda väiksematest süsinikumolekulidest.

Lugu saab alguse 1962. aastal Kasahstanis Efremovkas taevast alla kukkunud kivist. Sellest 21 kilo kaalunud meteoriidist võetud proove analüüsides leidis rahvusvaheline teadlasrühm nanoteemante, mis oma väiksuse poolest ületavad kõik seni inimese poolt tehtu. Taevakivi on vanem kui 5 miljardit aastat, umbes sel ajal formeerus presolaarsest tähetolmust meie päikesesüsteem.

Äsja ajakirjas Nature Nanotechnology ilmunud artikli autorite hulgas on Saksamaa, Ungari ja Venemaa teadlaste kõrval ka Tartu Ülikooli füüsikainstituudi juhtivteadur, laserspektroskoopia labori juhataja Ilmo Sildos.

Nanoteemant koosneb süsinikuaatomitest, kuid paljudes rakendustes kasulikuks muudavad nanoteemandi sees leiduvad üksikud lämmastiku- või räni lisandaatomid, sest just viimased  külgnevatena vakantsidega hakkavad kindlat värvitooni valgust kiirgama, kui neid sobivalt valitud valgusega ergastada.

Piirid ees

Juba 1960ndatel tehti Nõukogude Liidus eksperimente, kus kinnises ülitugevas metallkestas korraldatud lõhkeaine plahvatuse tulemusena tekkis suur kogus kiirgavaid nanoteemante. Kuni 1980ndate lõpuni hoiti neid eksperimente kiivalt saladuskatte all.

Teine võimalus on pommitada süsinikumolekule räni või lämmastikuioonidega. Kuid sellistel laboris valmistatud nanoteemanditel on piir ees – viiest nanomeetrist väiksemaks nende mõõte ajada ei saa, ilma et teemanditükike ei kaotaks oma kiirgusomadusi.

Kasahstani meteoriidist võetud proovide uurimine näitas, et universum on suutnud midagi sellist, mida tänapäeva teadlased oma laboris veel teha ei suuda. Efremovka meteoriidist leiti nanoteemante, mis oma mõõtudelt on kolm korda väiksemad kui seni nanotehnoloogia laborites tehtu. Sealjuures püsib räni-vakants paar kõigest 400 süsinikuaatomist koosneva teemandi sees stabiilsena ning on võimeline kiirgama iseloomulikku lähi-infrapunast valgust.

Sildos koos doktorant Mihkel  Rähniga  mõõtis Tartus meteoriidist leitud nanoteemantides sisalduvate  räni-vakants paaride helendust ja selle valguse spektrit. “Mida kitsam valgusspekter, seda täpsemalt saab selle abil rakendustes midagi kasulikku teha,” ütles Sildos.

 Nanoteemanditele pannakse suuri lootusi, et nende üliväikeste molekulide abil mõõta temperatuuri, magnetvälja või saata neid justkui sondina elusatesse rakkudesse, kas diagnoosimiseks või juba raviks.

Nanoteemant ei suhtle hõlpsasti teiste molekulidega. Sildos võrdleb seda tantsupeoga, kus nanoteemant on omal valitud kohal, aga ei vestle kellegagi ega püüagi kontakti leida. Kui tema peale langeb aga prožektorivihk, teeb ta mõned äkilised tantsuliigutused, et enda olemasolust märku anda.

Selliseid nanoteemante võiks ühe raku sisse mahtuda väga suur hulk ning nagu uudishimulik turismigrupp annaksid nad rakus toimuvast informatsiooni. Mitmetes maailma uurimiskeskustes on käimas tööd, et arendada välja nanoteemanditel põhinevat diagnostikat vähkkasvajate varaseks avastamiseks.

Meditsiinis kasutamise eeliseks on nanoteemandite puhul see, et nad ei tekita kudedes äratõukereaktsiooni – see tuleneb eelkirjeldatud asjaolust, et nanoteemandid ei kipu teiste molekulidega suhtlema. Samuti pole need üliväikesed teemandid mürgised ning nende omadused ei muutu ka valguse või päikesevalguse toimel, mis jällegi on probleemiks paljude tuntud ravimite puhul.

Samamoodi võiks nanoteemandid olla tõhusad ravimikullerid – leides üles õiged rakud ning lastes ravimi enda küljest lahti alles seal, kus vaja. See vähendaks kõrvalmõjusid ning ravikuur oleks patsiendile kergemini talutav.

25.01.2014 14:38
Ei või olla

DNA ahel 2.5 nm pikk? Olete kindel?

Lisa kommentaar

 

Allen Watkin /Flickr 23.07.2014 11:41

Näotuvastustarkvara ... kassidele?

Pirtsakate lemmikloomade peremehed saavad kergemalt hingata.

UCSB 16.06.2014 16:09

Hõbeda nanoosakesed võtavad sihikule vähi

Üliväikestest hõbeda nanoosakestest loodetakse tulevikumeditsiinis palju – nende abil saaks viia kasvajate diagnoosimise oluliselt täpsemaks või toimetada ravimeid kehas täpselt sinna, kus neid vaja läheb.

23.05.2014 18:20

Taimed reedavad keemiarelva kasutamise

Valge sinep kogub keelatud ründemürke.

02.05.2014 12:47

Kui palju inimesi mahub maakerale? (4)

Millal jõuab kätte piir, mil maakera inimestele kitsaks jääb?

21.04.2014 13:25

Mis on Eesti rikkus viie rikkama riigi hulgas? (1)

Mitut kriisi näeme enne, kui suudame tegelikult uskuda Eesti majanduse edusse? Millest ei saa mööda vaadata tuleviku ettevõtete juhid? Kas Eesti jõuab aastaks 2032 Euroopa rikaste hulka ning millega? Mis on Eesti tõeline rikkus?

14.04.2014 13:44

Aasta 2032: maailma tõsiseim mure on joogivesi (2)

Maakeral on puudus puhtast joogiveest. Inimene kujundab keskkonda jõuliselt enda käe järgi ümber. Eesti põlevkivitööstusel seisab ees hääbumine.

18.03.2014 11:15

Uut tüüpi värvid ei pleegi kunagi

Pigmendivabade nanovärvide loojad said inspiratsiooni loodusest.

29.01.2014 16:24

Veega printimine hoiab paberit kokku (3)

Nutikas tehnoloogia lubab paberilehte kasutada mitu korda.

09.01.2014 16:08

Puud reedavad kullaleiukohti (1)

Kullasoonel kasvavad eukalüptid koguvad väärtuslikku metalli lehtedesse.

16.12.2013 14:40

Galerii: Eesti parimad teadusfotod 2013

Kes võitsid viienda Eesti teadusfotode konkursi?

11.12.2013 11:38

Tammetüves peituv kliima

Geograaf Kristina Sohar lõi esimese Eesti minevikukliima mudeli, mis põhineb puu aastarõngastel.

29.11.2013 20:05

Tulevikus neelame nanotablette

Pisikesed nanoosakesed lubavad ravimi viia otse haiguskoldesse.

20.11.2013 14:30

Avatud märkmiku teadus

2015. aastal saavad maailma esimesed teadusajakirjad – Journal des Sçavans Prantsusmaal ja paar kuud hilisem Philosophical Transactions of the Royal Society Inglismaal – 350 aastat vanaks.

24.10.2013 16:35

Kuidas otsida ja leida vanu raamatuid?

Eelmisel nädalal leiti Tallinnast raamatu köitematerjali hulgast fragment 1457. aastast pärit Mainzi psaltrist, mis on pärit trükikunsti leiutaja Johannes Gutenbergi eluajast.

10.10.2013 12:15

Nobel: Mehed, kes viisid keemia arvutisse

Tänapäeval teevad keemikud palju tööd ära juba arvutimudelite abil, minnes alles seejärel laborisse.

08.10.2013 15:14

Nobel lisab Higgsi osakesele kaalu (1)

Füüsika Nobeli pälvisid kaks meest, kelle töö andis põhjust ehitada maailma kalleim katseseade. Selles tehtud eksperimentide tulemuste arusaadavalt selgitamiseks korraldatakse võistlusi.

Wikimedia Commons 05.06.2014 16:38

Kui valikuline on tähelepanu?

Miks ilus inimene rahvasummas silma jääb? Või ka kauguses kostuv pidurikrigin liiklusmürast üle kostab?

13.05.2014 09:32

Iseparanev plast lapib auke

Nutikas polümeer jäljendab vere hüübimist.

22.04.2014 20:00

UFO-usk on Eestis tõusuteel (8)

Eestis on kristlasi pea sama palju kui kõikvõimalike uute religioossete praktikate toetajaid, mõlemaid umbes viiendik elanikkonnast. Maaväliste tsivilisatsioonide olemasolu usub pea iga teine, selgub äsja Tartu ülikooli usuteadlaste poolt läbiviidud küsitlusest.

15.04.2014 16:36

Lääne-Euroopa probleemid jõuavad Eestisse (4)

2032. aasta Eesti põlisasukad peavad oskama kohaneda Aafrika ja Aasia sisserändajatega.

11.04.2014 14:42

Kas päike on aastaks 2032 maa peale toodud? (4)

Piiramatu arvutivõimsus ja termotuumaenergia kasutuselevõtt oleksid võrreldavad muutusega, mille tõi inimkonnale kaasa internet. Aga kas meil õnnestub lahti muukida universumi olemuse üks põhiküsimusi?

12.02.2014 16:32

Kui suur on neutriino mass?

Salapäraste osakeste massi piirväärtuse tõstmine parandab kosmoloogilist standardmudelit.

15.01.2014 12:43

Milleks on vaja unenägusid? (1)

Kas unenäod väljendavad mällutalletamise protsessi?

30.12.2013 18:11

Mida on võimalik teada saada mobiiltelefoniandmeid analüüsides?

Kõigil on taskus mobiiltelefon, mida kasutades jätame me endast pidevalt jälgi: iga kõne, SMS või internetiühendus jätab andmebaasi märgi.

12.12.2013 10:37

Taevakivist leitud üliväikesed teemandid näitavad nanotehnoloogias uusi võimalusi (1)

Poole sajandi eest Maale kukkunud meteoriit, mis on vanem kui Päikesesüsteem, sisaldab teadaolevalt kõige väiksemaid eriliste kiirgusomadustega teemante.

03.12.2013 12:43

Kui vana on sinu keha? (2)

Kõhukas kolmekümneaastane võib füüsilise vormi poolest kuuluda pigem pensionieelikute sekka. Heas vormis 70-aastane harrastussportlane aga olla võrdne 25-aastastega.

22.11.2013 18:16

Aatomid kuulavad sõna

Kontrollitud spinniga osakesed lubavad luua üliväikseid mäluseadmeid.

13.11.2013 13:07

Uus viis nähtamatuks muutuda (1)

Äsja loodud seade kasutab esemete peitmiseks elektromagnetvälja.

10.10.2013 13:45

Kuidas kõlas Suur Pauk?

Kosmilise jääkkiirguse muutused tõlgiti inimkõrvale kuuldavateks helideks.

08.10.2013 21:32

Elavhõbe teeb maalid mustaks

Õhus leiduv kloor ja valgus meelitavad metalli punakast värvipigmendist välja.

 
Küsi teadlaselt
Teatavasti vee ruumala paisub nii soojenemisel (aurustumisel) kui ka jäätumisel. Oletame, et on üks anum, mis on vett täis ja on purunematu. Mis hakkab juhtuma siis, kui sundida sellel veel jäätuda?
Jaak Kikas, Tartu ülikooli füüsika instituudi direktor :

See on huvitav küsimus, millele täpse kvantitatiivse vastuse andmine polegi nii lihtne. Üldiselt aga võiks vastata nii: kui paisumisvõimalus puudub,

Loe edasi!
Esita küsimus Kõik
Tartu Ülikool
Idee
Veider teadus