1/2017

Kärpäsloukun idealla

Valolla liikuteltavat materiaalit kehittyvät Smart Photonic Materials -tutkimusryhmän käsissä kovaa vauhtia. Inspiraatiota on haettu muun muassa kasvikunnasta ja ihmissilmästä.

Arri Priimägi

 

Arri Priimägin tutkimusalueella mennään eteenpäin lujaa vauhtia. – Mikrorobotiikka ja optiset sovellukset kulkevat käsi kädessä: kun toisen saralla edistytään, edistytään myös toisessa, Priimägi kertoo.

 

Viime vuoden ensimmäisessä Rajapinta-lehdessä Akatemiatutkija, Assistant Professor (tenure track) Arri Priimägi kertoi polymeereistä, joiden muotoa voidaan muuttaa valon avulla. Tutkimus on sittemmin edennyt vauhdikkaasti. Viimeisen puolen vuoden aikana Priimägin ryhmä on oppinut valmistamaan tarvittavia polymeereja nestekiteisestä materiaalista. Esittelyvideoissa kierteellä oleva polymeeri avautuu hitaasti valon ohjaamana, toinen aloittaa hurjan vipatuksen. Nyt tutkijoita kiinnostaa eri sovellusalueiden haarukointi ja kehittely.

– ”Let’s make it smart” on ollut tunnuslauseemme tässä viime aikoina. Selvitämme, miten polymeeri osaisi liikkeen lisäksi esimerkiksi tunnistaa objekteja ja valita niistä oikean, Smart Photonic Materials -ryhmää johtava Arri Priimägi TTY:n kemian ja biotekniikan laboratoriosta kertoo.

Seuraavaksi värit

Älykkäisiin polymeereihin on otettu inspiraatiota luonnosta. Työn alla on muun muassa keinotekoinen iiris, joka säätelee ihmissilmän iiriksen tavoin valon määrää avautumalla ja sulkeutumalla. Pisimmällä on tarttuva polymeerikoura, jonka toimintamallia Priimägi vertaa kärpäsloukkukasviin.

– Kärpäsloukku on avoinna ja odottaa, että kärpänen laskeutuu sen kitaan. Se osaa erottaa, onko sen pinnalla pölyhiukkanen vai kärpänen – vain kärpänen saa kasvin sulkeutumaan. Samaan pyrimme omassa ”kärpäsloukussamme”, Priimägi kertoo.

Priimägin ryhmän kehittämä optinen kärpäsloukku on alle sentin mittainen polymeeriliuska. Se on kiinnitetty valokuituun, johon on kytketty sinistä valoa. Kun jokin polymeerin alle osuvista kappaleista heijastaa valoa takaisin sopivalla tavalla, se napsauttaa itsensä kappaleen ympärille. Nostovoimaa on monisatakertaisesti omaan painoon nähden.

– Seuraavaksi haluamme opettaa kärpäsloukkumme tunnistamaan värejä, Arri Priimägi kertoo.

– Sovelluksia tällaiselle optiselle kärpäsloukulle saattaisi tulevaisuudessa olla vaikkapa tuotantolinjalla, josta se osaisi poimia vialliset tuotteet pois. Mutta nyt aluksi voimme tutkia monenlaisia perustutkimuksellisia asioita tämän avulla, Priimägi muistuttaa.

Kuka kehittäisi kolmijalkaista?

Vuoden päästä valolla ohjattavassa mikrorobotiikassa ollaan taas pidemmällä.

– Mikrorobotiikka ja optiset sovellukset kulkevat käsi kädessä: kun toisen saralla edistytään, edistytään myös toisessa.

Tutkijoiden lähestymistapana on ”mitäpä jos” -ajattelu. Valolla ohjattavat polymeerit ovat niin uudenlainen lähestymistapa esimerkiksi robotiikkaan, että uutta ajateltavaa niin perustutkimuksen kuin sovellustenkin suhteen tulee jatkuvasti.

– Meillä on esimerkiksi vielä toistaiseksi lähinnä demomielessä olemassa polymeerista valmistettuja ”kolmijalkaisia”, jotka pyrkivät valoa karkuun. Osaamme kontrolloida niiden liikettä lähinnä sen pinnan ominaisuuksien avulla, jolla ne kulkevat. Jatkossa on tarkoitus lisätä jalkojen määrää ja oppia liikuttelemaan niitä paremmin. Tässähän voisi olla hyvä projekti vaikkapa aiheesta motivoituneelle diplomityöntekijälle, Priimägi vinkkaa.

Rohkeasti laboratoriosta toiseen

Arri Priimägin valolla ohjattavia polymeerejä tutkivassa Smart Photonic Materials -ryhmässä on noin 15 fyysikkoa ja kemistiä.

– Meillä on koolla erittäin hyvä ryhmä. Sekä fyysikoita että kemistejä tarvitaan tämän alan tutkimuksessa, Priimägi kertoo.

– Toivoisin, että opiskelijat uskaltaisivat ennakkoluulottomasti ja rohkeasti katsoa, millaisia tutkimusaiheita muissakin kuin pääaineeseen läheisimmin liittyvässä laboratoriossa on tarjolla.

Priimägin monitieteisessä ryhmässä on useita kansainvälisiä tutkijoita, jotka ovat mukana TTY:n tarjoaman rahoituksen turvin.

– Tässä esiteltyjen aiheiden kannalta keskeiset tutkijat ovat tohtori Hao Zeng ja tohtorikoulutettava Owies Wani, joista edellisen rahoitus tulee TTY:n tutkijatohtoriohjelman, ja jälkimmäisen TTY:n tutkijakoulun kautta. TTY:n tarjoamat rahoituskanavat ovat olleet erittäin tärkeitä meidän tutkimusten kannalta.

 

Teksti: Sanna Schildt
Kuva: Mika Kanerva

 
Kerro kaverille
Hippunen valoa riittää
Hippunen valoa riittää
1/2017
Hippunen valoa riittää
Tule sellaisena kuin olet
Tule sellaisena kuin olet
1/2017
Tule sellaisena kuin olet
Vahvuuksilla luodaan vaikuttavuutta
Vahvuuksilla luodaan vaikuttavuutta
1/2017
Vahvuuksilla luodaan vaikuttavuutta
TUT Industry Professor viihtyy rajapinnoilla
TUT Industry Professor viihtyy rajapinnoilla
1/2017
TUT Industry Professor viihtyy rajapinnoilla
Yritysyhteistyö kiinnosti Viron presidenttiä
Yritysyhteistyö kiinnosti Viron presidenttiä
1/2017
Yritysyhteistyö kiinnosti Viron presidenttiä
Sähkötehopiikki iskee illansuussa
Sähkötehopiikki iskee illansuussa
1/2017
Sähkötehopiikki iskee illansuussa
Tulevaisuuden kiertotalouden innovaatiot syntyvät poikkitieteellisesti
Tulevaisuuden kiertotalouden innovaatiot syntyvät poikkitieteellisesti
1/2017
Tulevaisuuden kiertotalouden innovaatiot syntyvät poikkitieteellisesti
Maitotölkin voi pian kierrättää biojätteessä
Maitotölkin voi pian kierrättää biojätteessä
1/2017
Maitotölkin voi pian kierrättää biojätteessä
Välillä seisten, välillä säkkituolissa
Välillä seisten, välillä säkkituolissa
1/2017
Välillä seisten, välillä säkkituolissa
Tiede veti Tampere-talon täyteen
Tiede veti Tampere-talon täyteen
1/2017
Tiede veti Tampere-talon täyteen

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi