Jyväskylän yliopisto

Jyväskyläläistutkija tietää epigeneettisen kellon – se kertoo, oletko ikäistäsi vanhempi

Ke, 04/11/2018 - 18:10 Toimitus
Nuori ja vanha nainen Kuva:flickr/Candace

Biologinen ikääntyminen etenee yksilöllisesti. Tuoreessa tutkimuksessa havaittiin ikääntyviä naiskaksosia tutkimalla yhteisen perimän ja jaettujen ympäristötekijöiden suuri vaikutus biologiseen ikään.

Elinikää ja ikääntymiseen liittyviä sairauksia selittävät perintötekijät, joiden vaikutus muokkaantuu lukuisten fyysiseen ja sosiaaliseen ympäristöön ja elämäntapoihin liittyvien tekijöiden vaikutuksesta. 

Jyväskylän ja Helsingin yliopistoissa tehdyssä tutkimuksessa biologista ikääntymistä mitattiin kahden modernin markkerin avulla: kromosomien päissä olevien telomeeriketjujen pituus kertoo solujen elinvoimasta ja eletyn elämän aiheuttamasta kulutuksesta.

Epigeneettinen kello puolestaan on algoritmi, joka laskee epigeneettisen iän tiettyihin DNA-kohtiin liittyneiden metyyliryhmien perusteella.

Tiedetään, että sekä telomeeripituuden että epigeneettisen kellon mukaan kalenteri-ikäänsä vanhempi ihminen on muita suuremmassa riskissä kuolla ennenaikaisesti.

Huolimatta samankaltaisista yhteyksistä kuolleisuuteen nämä biologisen iän markkerit kuvaavat erilaisia ikääntymiseen liittyviä mekanismeja.

Epigeneettinen ikä on yhteydessä lihasvoiman heikkenemiseen

Tutkimuksessa kartoitettiin ikääntyvillä naiskaksosilla telomeeripituuden ja epigeneeettisen iän yhteyttä laboratoriossa mitattuun kehon koostumukseen, lihasvoimaan ja kävelykykyyn.

Identtisillä kaksospareilla telomeeripituus ja epigeneettinen ikä olivat hyvin samankaltaisia. Tämä kuvastaa yhteisen perimän ja jaettujen ympäristötekijöiden suurta vaikutusta biologiseen ikään. Telomeeripituus ei ollut yhteydessä tutkittuihin muuttujiin, mutta epigeneettinen ikä oli yhteydessä käden puristusvoimaan.

Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että juuri puristusvoima ennustaa sairastavuutta ja kuolleisuutta. Nyt saadut tulokset vahvistavat käsitystä siitä, että epigeneettinen ikä on biologisen iän markkeri.

Lisätutkimusta tarvitaan sen selvittämiseksi, onko DNA:n metyloituminen, jonka perusteella epigeneettinen ikä lasketaan, ikääntymisen syy vai seuraus ja voidaanko siihen jollakin keinoin vaikuttaa.

"Biologisen iän luotettava mittaaminen voisi olla apuna tunnistettaessa ihmisiä, jotka ovat erityisessä riskissä sairastua ja kuolla ennenaikaisesti", yliopistotutkija Elina Sillanpää kuvailee.

"Sen avulla voitaisiin tutkia erilaisten ympäristötekijöiden vaikutusta ihmisen ikääntymisen etenemiseen jo eliniän aikana sekä kehittää terapioita, joilla voidaan vaikuttaa ikääntymisprosessiin ja siten useisiin toiminnanvajavuuksiin ja sairauksiin."

Artikkeli, missä Sillanpää on ensimmäinen kirjoittajista, julkaistiin BMC Geriatrics -lehdessä: Biological clocks and physical functioning in monozygotic female twins. Artikkeli on vapaasi kaikkien luettavissa.

Tutkimus tehtiin yhteistyössä Jyväskylän ja Tampereen yliopistojen yhteisen Gerontologian tutkimuskeskuksen ja Suomen molekyylilääketieteen instituutin kanssa.

*

Juttu perustuu Jyväskylän yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: flickr/Candace.

Suorana labrasta 11/2018: Tuomas Grahn ja ydinfysiikkaa Jyväskylästä

Ma, 03/12/2018 - 12:38 Jari Mäkinen
Suorana labrasta: Tuomas Grahn

Suorana labrasta tekee jälleen maantieteellisesti ja tieteenalallisesti isohkon hyppäyksen: tällä viikolla ollaan Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratoriossa, mistä meille twiittaa Tuomas Grahn, eli @TuomasG.

Tuomas on kokeellinen ydinfyysikko, eli hän tutkii atomin ytimen rakennetta kiihdytinlaboratorioissa tehtävien kokeiden avulla.

Koordinoin myös Suomen osallisuutta Saksaan rakennettavassa FAIR-kiihdytinlaboratoriossa. Ydinrakenteen tutkimuksessa erikoisalani on spektroskopia sekä stabiileja että radioaktiivisia hiukkassuihkuja käyttäen."

Mitä tämä tarkoittaa – se selviää alla olevasta, viikon aikana lähetettyjen twiittien koosteesta:

Akatemiapalkinnot Matti Jalasvuorelle ja Ville Kivimäelle

Ma, 02/19/2018 - 10:19 Toimitus
Matti Jalasvuori ja Ville Kivimäki. Kuvat: Suomen Akatemia

Viime vuoden akatemiapalkinnot jaettiin tällä kertaa normaalia myöhemmin, vuoden 2018 puolella. Viime torstaina pidetyssä tilaisuudessa akatemiatutkija Matti Jalasvuori Jyväskylän yliopistosta ja tutkijatohtori Ville Kivimäki Tampereen yliopistosta pokkasivat paitsi palkintoina olevat suupuhalletut, lasiset taideteokset, niin myös saivat ansaittua kunniaa.

Palkintoja on siis kaksi, yksi tieteelisestä rohkeudesta ja toinen yhteiskunnallisesta vaikuttavuudesta. 

Määritelmän mukaan Akatemiapalkinto tieteellisestä rohkeudesta myönnetään tieteellisestä rohkeudesta tutkijalle, joka on työssään osoittanut palkinnon nimen mukaisesti poikkeuksellista tieteellistä rohkeutta, luovuutta tai ennakkoluulottomuutta. Palkinnon voi saada esimerkiksi rohkeasta tai omaperäisestä uudesta tutkimusideasta, ennakkoluulottomasta tieteellisten rajojen ylittämisestä tai valmiudesta tutkimuksellisen riskin ottamiseen.

Palkinnon yhteiskunnallisesta vaikuttavuudesta saa tutkija, joka on merkittävällä tavalla tehnyt tunnetuksi tieteellistä tutkimusta tai tutkijan työtä, lisännyt toiminnallaan kiinnostusta tiedettä kohtaan, osallistunut tutkijana yhteiskunnalliseen keskusteluun tai edistänyt muuten tutkimuksen merkitystä, hyödyntämistä ja vaikuttavuutta yhteiskunnassa.

Antibioottiresistenssistä innostunut virustutkija

Tieteellisen rohkeuden palkinnon saanut akatemiatutkija Matti Jalasvuori on virustutkija (otsikkokuvassa vasemmalla), joka on eriskoistunut erityisesti virusten hyötykäytöstä antibiooteille vastustuskykyisten bakteeri-infektioiden hoidossa.

Jalasvuoren tutkimusaiheet ovat kuitenkin olleet vuosien varrella moninaisia. Hän on tutkinut muun muassa virusten ja elämän synnyn yhteyttä, ;virusten alkuperää, virusten ja seksuaalisen lisääntymisen evoluutiota sekä virusten käyttämistä syöpähoitona. 

"Opintojeni loppupuolella tajusin, että geneettisen tiedon siirtyminen organismista toiseen on hyvin merkittävä osa elämää ja viruksilla on siinä iso rooli", Matti Jalasvuori kertoo.

"Ymmärryksemme tästä kokonaisuudesta on kuitenkin vielä kovin vajavainen. Se on sittemmin toiminut yhdistävänä tekijänä hyvinkin erilaisissa tutkimuksissa, joiden pariin olen usein päätynyt vain, koska olen unohtunut pohtimaan tieteellisiä ongelmia illasta toiseen. Tällä niin sanotulla horisontaalisella geeninsiirrolla on myös paljon käytännön sovelluksia, ja se on pitkälti syypää antibioottivastustuskyvyn nopeaan leviämiseen."

Antibioottivastustuskyky on yksi merkittävimmistä ja kiireellisimmistä lääketieteen ongelmista.

Jalasvuori tutkii antibioottivastustuskyvyn leviämistä bakteereissa ja kehittää uudenlaisia virus- ja plasmidipohjaisia keinoja tämän vastustuskyvyn leviämisen estämiseksi.

Tutkimuksessaan hän yhdistää virustutkimuksen osaamistaan rohkean monitieteisellä tavalla, ja luo näin mahdollisuuksia uudenlaisten ratkaisujen löytymiseen antibioottivastustuskyvyn käytännön haasteisiin.

Jyväskylän yliopistossa työskentelevä Jalasvuori on julkaissut yleistajuisen Virus – elämän   synnyttäjä, kuoleman kylväjä, ajatusten tartuttaja -teoksen.

Hulluuden historiaa

Yhteiskunnallisesen vaikuttavuuden palkinnon sai tutkijatohtori Ville Kivimäki.

Otsikkokuvassa oikealla oleva Kivimäki on historioitsija, joka on tutkimuksissaan käsitellyt erityisesti sota-ajan sosiaali- ja kulttuurihistoriaa sekä mielenterveyden ja psykiatrian historiaa.

Palkintoperustelujen mukaan hän kykenee tutkimusotteensa kautta avaamaan keskustelua Suomen historiassa pitkään vaietuista, monia koskettaneista, kivuliaistakin aiheista.

Hänen tutkimuksensa ovat esimerkiksi nostaneet näkyville sodan piileviä vaikutuksia ja lähentäneet näin eri sukupolvien kokemuksia. Ymmärrys siitä, kuinka monin tavoin sota vaikuttaa yksilöihin ja yhteiskuntaan, voi auttaa hahmottamaan paremmin myös oman aikamme väkivaltaisten konfliktien seurauksia.

Tampereen yliopistossa dosenttina toimiva Kivimäki tuo tutkimustaan ja historian aineistoja laajasti yleisön ulottuville ja julkaisee paljon suomeksi. Muun muassa hänen väitöskirjaansa pohjautunut teos Murtuneet mielet sai Vuoden historiateos- ja Tieto-Finlandia -palkinnot vuonna 2013.  

”Erityisesti juuri historioitsijoilla on toinen yleisö akateemisen tutkijayhteisön ulkopuolella. Suomessa on erittäin sivistynyt suuri lukijakunta, joka harrastaa laajasti historiantutkimusta ja täyttää penkit historiaa käsittelevissä yleisötilaisuuksissa”, Kivimäki toteaa.

”Tämän yleisön kanssa historiantutkijat keskustelevat menneisyyden ja nykyisyyden suhteesta – ja siis myös nykyhetkestä ja tulevaisuudesta. Tälle yleisölle kirjoittaminen on tutkijoiden tehtävä siinä missä kansainväliselle tiedeyhteisöllekin kirjoittaminen.”

Kivimäen mielestä on mahdotonta mitata tämän keskustelun arvoa tai merkitystä, mutta monien aiheiden kannalta historiantutkimuksen yhteiskunnallinen vaikutus syntyy juuri keskustelussa suuren yleisön kanssa.

Juttu on Suomen Akatemian tiedote lähes suoraan kopioituna.

Jyväskylässä saadaan avaruuselektroniikka sekaisin hiukkascocktaileilla

Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratoriossa tehdään tutkimusta sekä valmistetaan cocktaileja – hiukkassekoituksia, joiden tarkoituksena on jäljitellä mahdollisimman tarkasti avaruudessa olevaa säteilyä.

Avaruuteen lähetettäviä laitteita testataan monin tavoin, jotta voidaan olla varmoja siitä, että ne kestävät avaruuden vaativia olosuhteita ja laukaisun rasitukset. Satelliitteja ja niiden osia ravistetaan, täristetään, altistetaan korkeille ja matalille lämpötiloille, kuritetaan sähkömagneettisilla häiriöillä sekä laitetaan tyhjiökammioihin. Niitä myös ammutaan hiukkasilla.

Jyväskylän kiihdytinlaboratorio on yksi kolmesta Euroopan avaruusjärjestö ESA:n tukemasta säteilytestauspaikasta. Sen lisäksi testausta tehdään Belgiassa ja Sveitsissä, mutta jokaisella testipaikalla on oma erikoisuutensa: suomalaisilla se on suurienergiset hiukkaset sekä elektronit. Näiden vuoksi Jyväskylään tullaan myös kauempaa, sillä testejä Keski-Suomessa käyvät tekemässä myös amerikkalaiset ja japanilaiset.

 

Säteilyasema

Tutkimusaseman johtajana toimii sen myös perustanut Ari Virtanen.

“Kun tämä Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratorio otettiin käyttöön vuonna 1995, kaavailimme sille heti alusta alkaen myös soveltavaa tutkimusta ja haimme jopa kaupallisia sovelluksia.”

Avaruuslaitteiden säteilytestaus oli yksi Virtasen ajatuksista. Hän kävi tutkimassa alaa Yhdysvalloissa ja eurooppalaisissa testausta tekevissä keskuksissa, ja alkoi puuhata Jyväskylään omaa säteilytysasemaa.

“Otimme yhteyttä moniin testejä tekeviin yhtiöihin ja tutkimuslaitoksiin, ja lopulta vuonna 1998 Daimler-Benz Aerospace Saksasta saatiin kiinnostumaan meistä. Rakensimme heille räätälöidyn koejärjestelyn, ja he olivat tyytyväisiä.”

“Siitä se sitten alkoi”, hymyilee Virtanen selvästikin yhä tyytyväisenä.

JUY_Radlab_piiri_testattavanaKuva: Elektroniikkapiiri laitetaan testiaseman sisälle telineeseen. Kuvassa testattavaksi tulevan piirin liittimet, joiden kautta piiri kytketään testilaitteistoon ja ohjaamoon.

ESA tulee mukaan

Heti alkuvaiheessa Jyväskylästä oltiin yhteydessä myös Euroopan avaruusjärjestöön, mutta tarjous ei tuolloin herättänyt vastakaikua. Suomi oli 1990-luvulla vielä varsin tuntematon uusi jäsenmaa Euroopan avaruuspiireissä.

“Aloin käydä tuolloin aktiivisesti alan konferensseissa, ja Daimler-Benz Aerospacen referenssin avulla sain kerrottua meistä hieman aiempaa paremmin”, jatkaa Virtanen.

“Lopulta myös ESA kiinnostui, he tulivat testaamaan meidät ja totesivat, että tosiaan tiedämme mitä teemme. Tämän pohjalta teimme vuonna 2003 sopimuksen ESA:n kanssa siitä, että tänne tehdään heidän vaatimuksensa täyttävä koeasema. Se otettiin käyttöön täällä juhlallisesti toukokuussa 2005.”

“Nykyisin täällä käy noin 20 yritystä vuosittain tekemässä testejä ja tästä tulee ihan kohtuullisesti tuloja laboratoriolle. Noin 20 prosenttia ajasta, kun kiihdytin on päällä, käytetään testaamiseen.”

JUY_Radlab_elektronit
Kuva: Elektronitestausasema on samanlainen kuin sairaaloissa, mutta testikappaleet saadaan siihen helpommin ja laitteen toimintaa voidaan muuttaa tarpeen mukaan.

Cocktailkiihdytin

Säteilytestaamisessa olennaista on luoda kiihdyttimellä sen kaltaiset olosuhteet, joihin testattava laite joutuu avaruudessa. Säteily-ympäristö puolestaan riippuu siitä, mihin laite on menossa: onko kyseessä matala kiertorata, keskikorkea vai lähteekö laite tutkimaan kaukaisempaa kohdetta.

“Laitteiden odotetaan tyypillisesti toimivan avaruudessa useita vuosia, ja me laskemme kuinka paljon ja millaista säteilyä se tulee saamaan tuona aikana. Se sitten tuplataan tai triplataan, ja annetaan laitteelle sen verran hiukkasia. Jos se kestää sen, niin todennäköisesti se kestää avaruudessa.”

Tarkalleen ottaen kokeissa ei tehdä täsmälleen samanlaista säteilyä kuin avaruudessa on, vaan säteilyä, joka vaikuttaa testilaitteeseen samalla tavalla. Esimerkiksi hyvin nopeasti kulkevia suurienergisiä hiukkasia jäljitellään raskaammilla, mutta hitaammin tulevilla ioneilla, atomiytimillä, joista on otettu osa elektroneista pois.

Valitsemalla ionit ominaisuuksiensa mukaan oikein, eli tekemällä niistä sopivan cocktailin, voidaan testattavaan laitteeseen kohdistaa juuri haluttu säteilyvaikutus.

“Kun sähköinen laite alkaa kärsiä säteilystä, ilmenee se ensin toimintahäiriöinä. Esimerkiksi muistipiireissä osa biteistä kääntyy toisinpäin ja informaatio korruptoituu, mutta kun muistiin kirjoitetaan uudelleen, pysyvää vikaa ei havaita. Kun näitä virheitä alkaa tulla, niitä alkaa syntyä aika nopeasti lisää, kun säteilyn määrää nostetaan. Sitten jossain vaiheessa tulee taso, missä virheiden määrä ei enää lisäänny.”

Testauksessa haetaan nämä kaksi säteilytyksen tasoa: milloin virheitä alkaa tulla ja milloin niiden määrä saturoituu, eli niiden määrä ei enää lisäänny säteilymäärän kasvaessa. Kun laitetta säteilytetään oikein kunnolla, se saattaa myös hajota pysyvästi. Piiriin voi tulla oikosulkuja, jolloin se ei enää toimi kunnolla, vaikka säteily lakkaisikin.

“Säteilyvirheet ovat kuitenkin leikkiä todennäköisyyksien kanssa”, Virtanen muistuttaa ja jatkaa: “Voi olla, että vaikka laitetta on testattu kuinka paljon, niin siihen osuu heti avaruudessa joku sopiva kosminen hiukkanen, joka saa aikaan vakavan virheen. Testaamalla laitteet kunnolla voidaan järjestelmät kuitenkin tehdä sellaisiksi, että ne kestävät säteilyä mahdollisimman hyvin.”

Saisiko olla myös elektroneja?

Suurin osa avaruudessa olevasta hiukkassäteilystä on protoneita, neutroneita ja hieman raskaampia atomiytimiä. Mutta siellä on muutakin: elektroneja.

Jyväskylän kannalta ne nousivat huomioon ESA:n Juice-luotaimen myötä. Juice tulee lentämään Jupiterin ympärille itse jättiläisplaneettaa, mutta ennen kaikkea sen jäisiä kuita, tutkimaan. Jupiterin ympärillä on hyvin paljon elektronisäteilyä, joten Juicen kaikki laitteet pitää tehdä kestämään sitä – ja siksi myös testata elektroneilla.

Tätä varten Virtanen keksi pyytää yliopiston käyttöön käytöstä poistettavana olleen syöpähoitolaitteen. Alkuperäisessä käytössään laitteella kohdistetaan potilaaseen elektroneja sekä gammasäteilyä, jota synnytetään elektronien avulla.

“Saimme laitteen ilmaiseksi, koska se oli menossa tuhottavaksi. Laboratorioinsinöörimme Heikki Kettunen muokkasi sitä hieman käyttöömme sopivaksi ja rakensimme siihen testiaseman mittausvarustuksen, ja saimme näin elektronimittausaseman hyvin edullisesti!”

Testaus alkoi viime vuonna ja Jyväskylässä on käynyt jo useita sitä käyttäneitä asiakkaita.

“Oli aika yllättävää huomata, että elektronimittaamista ei tehdä maailmalla paljoakaan, eivätkä käytössä olevat laitteet ole tarkoitukseen sopivia. Periaatteessa testausta voisi tehdä missä tahansa syöpähoitoa antavassa suuremmassa sairaalassa, mutta siellä potilaat ovat luonnollisesti etusijalla. Kyse on myös siitä, että me tiedämme, miten testaus suoritetaan. Voimme tehdä sen standardoidulla tavalla ja tarjota samassa paketissa muita testauksia.”

JUY_Radlab_ionilahdeKuva: Hiukkascocktail tuotetaan ionilähteessä, mistä se johdetaan testiasemaan. Matkalla hiukkasia valikoidaan ja kiihdytetään. Kuvassa on asennettavana oleva uusi ionilähde, joka on lähes kaksinkertainen teholtaan verrattuna nykyiseen.

Seuraava askel: kaupallinen testaaja

Nykyisin asiakkaan edustajat saapuvat Jyväskylään laitteet mukanaan testausta varten ja viipyvät siellä testistä riippuen pari päivää. Kiihdytinlaboratorio tarjoaa heille “vain” sopivat hiukkaset ja testiaseman, minkä sisälle laite voidaan laittaa ja mistä saadaan mittaustietoa ulos.

“Toki avustamme heitä koko ajan mittauksissa, mutta suurimmassa osassa tapauksista voisimme hyvin tehdä mittaukset myös itse. Voimme tarjota koko säteilymittauksen palveluja, jolloin asiakas lähettäisi meille laitteen ja ohjeet siitä, millaisia testejä sille halutaan tehdä. He säästäisivät paljon rahaa ja me voisimme tehdä testit joustavammin oman aikataulumme mukaan.”

Virtasen mukaan tämä on kuitenkin jo niin erikoistunutta kaupallista toimintaa, että sitä varten pitäisi perustaa erityinen yritys. Tämä RADLABiksi kutsuttu yritys toimisi luonnollisesti läheisessä yhteistyössä yliopiston kanssa.

“Yritykselle on varattu tilatkin ja tarkoitus on tehdä muutamia pilottitestejä ennen toiminnan varsinaista aloittamista. Samalla koko tämä testausliiketoiminta siirtyisi sitten tämän uuden yrityksen tehtäväksi.”

Testauksen lisäksi yritys voisi olla tuotteistamassa säteilynkestäviä tekniikoita. Laboratorio on ollut mukana EU-hankkeessa, missä on kehitetty säteilykestävää muistipiiriä. Se on herättänyt jo suurta kiinnostusta, ja mikäli rahoitus järjestyy, voisi RADLAB tuoda piirin myyntiin.

JUY_Radlab_Ari_ja_Arto

Sen tiimoilta Ari Virtanen (kuvassa oikealla) katsoo kuitenkin jo nuorempiin: hänen varamiehinään häärivät Heikki Kettunen ja Arto Javanainen (kuvassa vasemmalla) saanevat säteilytestauksen johdettavakseen Virtasen jäädessä pian eläkkeelle.

“Aika pitkälle tämä vuonna 1965 pesulan kellariin perustettu kiihdytinlaboratorio on päässyt!”

Jutun on kirjoittanut Tiedetuubin Jari Mäkinen Tekesin tilauksesta ja se on julkaistu ensin spacefinland.fi -svustolla.

Maailman pienimmät kultaketjut tehtiin Jyväskylän nanotiedekeskuksessa

Su, 09/25/2016 - 17:51 Toimitus
Maailman pienimmät kultaketjut

Noin yhden nanometrin kokoisia kultahiukkasia yhdistettiin molekyyleillä toisiinsa, jolloin ne muodostivat kultahiukkasten ketjuja ja renkaita. Tutkimus on merkittävä edistysaskel valon kanssa voimakkaasti vuorovaikuttavien nanomateriaalien ymmärtämisessä.

Nanoteknologian avulla pystytään metalleista muodostamaan vain muutamasta sadasta atomista koostuvia nanometrien kokoisia hiukkasia. Tässä superpienessä mittakaavassa metallit saavat uusia mielenkiintoisia ominaisuuksia, esimerkiksi niiden vuorovaikutus valon kanssa on erittäin voimakasta.

Nanohiukkasia hyödynnetään jo lukuisissa sovelluksissa, esimerkiksi herkkinä kemiallisten yhdisteiden ilmaisimina sekä kemiallisia reaktioita nopeuttavina katalyytteinä.

”Yleensä nanohiukkasten valmistusprosessi tuottaa jakauman erikokoisia ja muotoisia hiukkasia”, kertoo Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksen lehtori Tanja Lahtinen.

”Meidän käyttämämme menetelmä on poikkeuksellinen, sillä puhdistuksen jälkeen saamme tuotteena yhtä ainoaa nanohiukkasta. Nanohiukkasessa on tietty lukumäärä kutakin atomia ja ne ovat järjestäytyneet hyvin määritellyksi rakenteeksi. Se on kuin suuri molekyyli, jonka ydin on kultaa.”

Nanohiukkaset yhdistettiin molekyylisilloilla, jolloin saatiin nanohiukkaspareja, -ketjuja ja renkaita.

Ihan kaulaan tai ranteeseen nämä korut eivät mahdu, sillä ne ovat kooltaan noin tuhat kertaa hiuksen halkaisijaa pienempiä. Sen sijaan niillä on yllättävää, muuta käyttöä.

”Kun tällaiset rakenteet ovat vuorovaikutuksessa valon kanssa, viereisten hiukkasten metalliytimien elektronipilvet kytkeytyvät toisiinsa”, selittää Suomen Akatemian tutkijatohtori Eero Hulkko.

Vuorovaikutus muuttaa oleellisesti sitä, kuinka välissä olevat molekyylit kokevat valon aiheuttaman sähkökentän.

”Kun pystymme tutkimaan tällaisia atomitasolla hyvin määriteltyjä nanorakenteita sekä kokeellisin että laskennallisin menetelmin, voimme ymmärtää syvällisesti kytkeytyneiden metallirakenteiden vuorovaikutusta valon kanssa”, jatkaa akatemiatutkija Lauri Lehtovaara. Hänen mukaansa syvällinen ymmärtämys on tärkeää uusien sovelluksien kehittämisessä.

Tutkimus on jatkumoa pitkäjänteiselle monitieteelliselle yhteistyölle.

”Olen erittäin tyytyväinen, että pitkäjänteinen työ molekyylisuojattujen kultahiukkasten tutkimuksessa on luonut meille ainutlaatuisen monitieteellisen osaamiskeskittymän, joka pystyy jatkuvasti tuottamaan huipputason julkaisuja”, iloitsee Nanotiedekeskuksen johtaja akatemiaprofessori Hannu Häkkinen.

Tutkimukseen osallistuivat myös tutkijat Karolina Sokołowska, Tiia-Riikka Tero, Ville Saarnio, Johan Lindgren ja professori Mika Pettersson. Tutkimus julkaistiin Nanoscale -lehdessä viime keskiviikkona.

Akatemian rahoituksen lisäksi Jyväskylän yliopisto myönsi tutkimukselle liikkuvuusrahoitusta. Laskennallinen tutkimus tehtiin CSC:n tarjoamilla supertietokoneresursseilla.

Uutinen perustuu Jyväskylän yliopiston tiedotteeseen.

Vedessä lilluvat kultananopartikkelit paljastuvat

Ti, 01/26/2016 - 08:55 Toimitus
Kultananopartikkeleita


Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksen ja Coloradon osavaltion yliopiston tutkijat ovat yhdessä selvittäneet noin yhden nanometrin kokoisen kultapartikkelin pintaa suojaavan ligandimolekyylikerroksen rakenteen ja dynamiikan vedessä. Tällä on merkittävä merkitys nanomateriaalien biologisten sovellusten kehittämisessä.


Tutkimuksen kohteena olevilla nanometrien kokoisilla kultapartikkeleilla on mielenkiintoisia sovelluskohteita esimerkiksi katalyytteinä, sensoreina, lääkeaineen kuljettimina ja molekyylielektroniikan komponentteina. Näissä partikkeleissa on kullasta koostuva ydinosa, jonka pinnalla on suojamolekyylien kerros. Suojakerros koostuu ns. ligandimolekyyleistä, jotka ovat tavallisimmin rikkiä ja orgaanista hiiltä sisältäviä tiolimolekyylejä, joiden rikkipää sitoutuu kemiallisesti kultaan.

Pintaa suojaavasta molekyylikerroksesta on kuitenkin ollut erittäin haastavaa saada tarkkaa rakenneinformaatiota.

Tähän asti lähes kaikki tieto partikkelien rakenteista on perustunut kiinteässä olomuodossa kiteeseen pakkautuneiden partikkelien rakenneanalyysiin röntgenkristallografian menetelmien avulla, mutta nyt julkaistussa tutkimuksessa selvitettiin aiemmin valmistetun kulta-102 -partikkelin ligandikerroksen rakenne ja dynamiikka vesiympäristössä käyttäen useiden eri menetelmien yhdistelmää.

Kokeellinen perustieto saatiin ydinmagneettiseen resonanssiin perustuvasta spektroskopiamenetelmästä, jolla saatua informaatiota tulkittiin tiheysfunktionaaliteoriaan ja molekyylidynamiikkamenetelmään perustuvien simulaatioiden avulla. Au102-partikkelista on aiemmin julkaistu kiinteän olomuodon atomirakenne, mitä apuna käyttäen voitiin tehdä lopullinen magneettiresonanssimittauksen tulkinta.

Tuloksena saatu mallinnoskuva Au102-nanopartikkelin kiderakenteesta on otsikkokuvana. 

Tätä kultapartikkelimateriaalia on käytetty aiemminkin Jyväskylän Nanotiedekeskuksessa muun muassa virusten pintarakenteiden tutkimiseen.

”Kun tiedämme nyt tarkasti, kuinka Au102-partikellin ligandikerros käyttäytyy vedessä, voimme ymmärtää paljon paremmin sitä, miten partikkeli vuorovaikuttaa biologisen materiaalin kanssa", kuvailee tutkimusta johtanut akatemiaprofessori Hannu Häkkinen Nanotiedekeskuksesta.

Tutkimuksessa olivat mukana myös Kirsi Salorinne, Sami Malola ja Xi Chen Jyväskylän yliopistosta sekä O. Andrea Wong, Christopher D. Rithner ja Christopher J. Ackerson Coloradon osavaltion yliopistosta.

Tutkimus julkaistiin Nature Communications -sarjassa 21.1.2016.

Suomen osuus on tehty Suomen Akatemian rahoituksella ja tutkimuksen laskennallinen osuus tehtiin Tieteen tietotekniikan keskuksen tarjoamilla superkoneresursseilla.

Artikkeli perustuu Suomen Akatemian lähettämään tiedotteeseen.

Jyväskylä mukana maailmanennätyksessä: tämä on 4398 miljardin vokselin kuva

Ma, 12/21/2015 - 18:53 Jari Mäkinen
Simulaatio nesteen virtauksesta kalkkikivikuutiossa

Kuvassa on tietokonemallinnus virtauskentistä pienessä näytepalasessa suomalaisvetoisen tutkijaryhmän työn tuloksena.

Siinä suuntavektoreiden punainen väri edustaa nopeaa ja sininen hidasta virtausta, kun taas keltainen sekä vihreä väri edustavat nopeuksia ääripäiden välistä.

Mutta mistä siinä on kyse?

Kuvan palanen on olevinaan hiekkakiveä, mutta supertietokoneen simuloimana. Huokoisen kivenpalasen fysikaaliset ominaisuudet ja rakenne on laitettu simulaatioon, ja sitten tietokone laskee miten neste – tässä tapauksessa vesi – kulkee sen läpi.

Hiekkakiven ja muiden huokoisten materiaalien tutkimus on kiinnostavaa paitsi perustutkimuksen vuoksi, niin myös siksi, että esimerkiksi öljyteollisuus on hyvin kiinnostunut siitä, miten nesteet virtaavat huokoisessa kivessä. Tiedolla on myös käyttöä eroosion ennustamisessa, yhteiskuntainfrastruktuurin suunnittelussa, saasteiden vaikutusten tutkimisessa ja monessa muussa yllättävässäkin asiassa: myös osteoporoosin haurastama luu on huokoista kalkkipitoista ainetta, ja sen ominaisuuksien simulointi on tärkeää.

Näiden materiaalien tutkimus laboratoriossa on hankalaa, koska niiden rakenteen sekä nesteenläpäisy- ja johtamisominaisuuksien tutkiminen samanaikaisesti laajassa mittakaavassa ja yksityiskohtaisesti on lähes mahdotonta. 

Siksi näytteiden käyttäytymisen mahdollisimman luonnollinen jäljittely tietokoneella on hyvin hyödyllistä. Mitä suurempi 'näyte' voidaan simuloida ja mitä tarkemmin siinä onnistutaan, sitä parempi. 

Ja koska suomalaisjohtoinen tutkimusryhmä onnistui tekemään tämän suuremmalla näytteellä noin tuhat kertaa tarkemmin kuin aikaisemmin, on syytä olla tyytyväinen.

Tutkimus julkaistiin Journal of Computational Science -lehden tuoreessa numerossa.

"Mittasuhteiden hahmottamiseksi kuvittele tavallinen noppa, joka ensin viipaloidaan yli 16 000 poikkileikkeeseen, ja sitten kukin leike kuvataan tarkkuudella, jonka esittämiseen edes nykyaikaisimmat elokuvateatterit eivät vielä kykene", tutkijatohtori Keijo Mattila Jyväskylän yliopistosta kertoo.

Nykyaikaisimmat teatterit näyttävät elokuvia 4K-kuvana, eli 4096 × 2160 pikselin tarkkuudella.

Kooltaan 1,5 cm3 olevan kivinäytteen rakenne koostuu noin miljoonasta mikroskooppisen pienestä, osittain toisiinsa kytkeytyneestä hiekanjyväsestä. Näiden jyvästen väliin jäävä tila muodostaa huokosverkoston, jota pitkin vesi ja muut virtaavat ainekset pääsevät kulkeutumaan. Tutkijaryhmän toteuttama tietokonesimulaatio mallintaa virtausta tällaisessa huokosverkostossa, ja siten virtausta kokonaisen kivinäytteen läpi.

Temppu on kiinnostava myös simulaatioteknisesti: tässä käytettiin kolmiulotteista kuvaa, joka koostuu 163843 vokselista (joka on pikselin kolmiulotteinen vastine). Tämä tarkoittaa hieman alle mikrometrin resoluutiota, johon ei aiemmin ole kyetty samankokoisilla materiaalinäytteillä.

Simuloitu kappale ilman virtauksia

Vaativa laskutoimitus suoritettiin Iso-Britanniassa, Edinburghissa olevalla Archer-supertietokoneella, jonka koko kapasiteetista simulaatiota varten varattiin 96 % yhtäjaksoisesti 10 tunnin ajan.

Simulaatio edellytti 137 teratavua tietokoneen keskusmuistia, joka vastaa noin 17 000 tavallisen kannettavan tietokoneen yhteenlaskettua muistia. Tehtävän suorittamisen sähkönkulutus oli kokonaisuudessaan noin 7500 kWh.

Lisäksi tutkijaryhmä teki suorituskykymittauksia maailman toiseksi tehokkaimmalla supertietokoneella, Yhdysvalloissa Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa olevalla Titan-supertietokoneella. Kun sen laskentayksiköistä oli käytössä 88 %, eli 16384 laskentaan soveltuvaa grafiikkaprosessoria, mitattiin ryhmän kehittämälle simulaatio-ohjelmistolle laskentatehokkuudeksi 1,77 petaflopsia.

Tämä tarkoittaa 1 770 000 miljoonaa miljoonaa laskutoimitusta sekunnissa.

Simulaatioennätys on kiinnostava läpimurto paitsi huokoisten materiaalien tutkimuksessa, niin myös simulaatio tekniikassa. Se myös osoittaa konkreettisesti kuinka tietokonesimulointi voi olla tulevaisuudessa yhä enemmän avuksi laajemmin materiaalitutkimuksessa.

Ja myös käytännön ongelmissa, mistä osoituksena on se, että Mattilan koordinoimaan tutkijaryhmään kuuluu jäseniä myös Brasilian kansallisen öljy-yhtiön Petrobrasin tutkimuskeskuksesta. Muut jäsenet ovat Tampereen teknillisestä yliopistosta, Luonnonvarakeskuksesta ja Åbo Akademista. Simulaatio-ohjelmiston kehittämisessä hyödynnettiin Tieteen tietotekniikan keskuksen CSC:n tarjoamia laskentapalveluita.

Artikkeli perustuu Jyväskylän yliopiston tiedotteeseen.

Huom:
Jutun otsikkoa on muutettu 22.12. aamulla: numero 163843 on muutettu 4398 miljardiksi. Julkaisujärjestelmä ei suostu näyttämään otsikossa potenssimerkkiä, joten 163843 oli muuttunut muotoon 163843. Tarkalleen 163843 on 4398046511104.

Jännittävä huomio: kalatkin kaipaavat virikkeitä

Pe, 11/06/2015 - 13:33 Jari Mäkinen
Taimen

Norjalaista pussilohta syödessä harvoin tulee ajatelleeksi kalojen kasvatusta, mutta onneksi tutkijat pohtivat.

Suomalaisryhmä on tutkinut tapoja parantaa kalankasvatuksessa kalojen terveyttä (ja samalla kasvatuslaitoksen tuottavuutta), ja huomanneet, että tarjoamalla kaloille nykyistä enemmän virikkeitä, voidaan huomattavasti laskea loistautien haitallisuutta.

Tuloksilla voi olla merkittävää sovellusarvoa suunniteltaessa ekologisesti ja taloudellisesti kestäviä ratkaisuja kalanviljelyssä esiintyviin loisongelmiin.

Lisää kalafarmeja ... mutta ekologisempia?

Kalanviljelyn merkitys ja volyymi kasvavat jatkuvasti. Samalla kalankasvattamoissa olevat ongelmat tulevat yhä olennaisemmiksi. Eräs olennaisimmista uhkatekijöistä etenkin tehoviljelyssä on loistartuntojen aiheuttamien tautien esiintyminen tuotantolaitoksissa.

Kalanviljelyssä tartunnat voivat aiheuttaa taloudellisia menetyksiä mm. heikentyneen kalankasvun ja korkeamman kalojen kuolleisuuden seurauksena. 

Kalojen viljelyolot altaissa ovat tyypillisesti hyvin pelkistettyjä verrattuna luonnonympäristöön, mikä voi vaikuttaa mm. kasvatuskalojen fysiologiaan ja selviämiseen luonnossa istutuksen jälkeen. Niinpä eräs tapa vaikuttaa kalojen hyvinvointiin ja kalatautien esiintymiseen voisi olla kehittää kalojen elinympäristöä. 

Tällaisessa niin sanotussa virikekasvatuksessa altaisiin sijoitetaan suojapaikkoja, minkä lisäksi altaiden veden virtaamaa, korkeutta ja virtaussuuntaa muunnellaan epäsäännöllisesti, jolla pyritään jäljittelemään luonnossa esiintyvää olosuhteiden vaihtelua.

Tämä olisi ekologisesti ja taloudellisesti kestävä ratkaisu, joka vähentäisi nyt loisten torjuntaan käytettyjä lääkehoitoja merkittävästi.

Havainto on mielenkiintoinen myös siksi, että kalanviljelylaitoksilla on merkittävä rooli ruoan tuotannon lisäksi uhanalaisten lohikalakantojen säilyttämisessä.

Suomalaiset kalavirkistäjät

Anssi Karvonen (Jyväskylän yliopisto), Mariella Aalto-Araneda (Helsingin yliopisto), Anna-Maija Virtala (Helsingin yliopisto), Raine Kortet (Itä-Suomen yliopisto), Perttu Koski (Elintarviketurvallisuusvirasto) ja Pekka Hyvärinen (Luonnonvarakeskus) ovat tutkineet ensimmäistä kertaa virikekasvatuksen vaikutusta loistautien esiintymiseen ja haitallisuuteen tuotantomittakaavan kokeissa.

Kokeissa selvitettiin standardi- ja virikeoloissa kasvatettujen lohikalojen kuolleisuutta eri kalatautien esiintymisen aikana sekä kalojen vastustuskykyä loisia vastaan.

He huomasivat tutkimuksessaan, että virikealtaissa kasvatettujen kalojen kuolleisuus ja loismäärät olivat merkittävästi alempia useimmissa tautitapauksissa verrattuina standardialtaissa kasvatettuihin kaloihin. Myös virikekalojen vastustuskyky loisia vastaan oli parempi.

Tutkimuksessa havaittiin kuitenkin myös, että virikekasvatuksen vaikutukset eivät olleet samanlaisia kaikkien taudinaiheuttajien kohdalla, mikä tulosten mukaan voi johtua taudinaiheuttajien erilaisesta ekologiasta sekä kalan lajista ja iästä.

Journal of Applied Ecology -lehdessä: julkaistu tuore tutkimus (DOI: 10.1111/1365-2664.12568) on tehty Jyväskylän, Helsingin ja Itä-Suomen yliopistojen, sekä elintarviketurvallisuusviraston (Evira) ja Luonnonvarakeskuksen (Luke) yhteistyönä. Tutkimuksessa käytetty virikekasvatusmenetelmä on kehitetty Luonnonvarakeskuksen (Luke) Kainuun kalantutkimusasemalla Paltamossa, jossa myös ko. tutkimus on suoritettu.

Tutkimusta ovat rahoittaneet Suomen Akatemia, Helsingin yliopisto, Itä-Suomen yliopisto, elintarviketurvallisuusvirasto (Evira) ja Luonnonvarakeskus (Luke).

Musiikki auttaa muistamaan

Ti, 06/24/2014 - 01:12 Toimitus
Tangoa soitetaan

Tuoreen tutkimuksen mukaan aivoturso pitää nähtävästi musiikin kuuntelusta.

Jyväskylän yliopiston ja Aalto-yliopiston AMI-keskuksen yhteistyönä tehdyn, Suomen Akatemian rahoittaman tutkimuksen mukaan toistuvien musiikillisten fraasien kuuntelu saa aikaan selvää aktivoitumista aivotursossa, eli hippokampuksessa. Koska aivoturson yksi tärkeä tehtävä aivoissa on pitkäkestoisten muistojen luomisessa ja säilyttämisessä, ja koska uusien tutkimustulosten mukaan lyhyt- ja pitkäkestoinen muisti ovat toisistaan riippuvaisia, on musiikin kuuntelulla mahdollisesti muistamista avustava vaikutus.

Professori Petri Toiviaisen johtamaan tutkimusryhmään kuului tutkijoita Jyväskylän monitieteisen musiikintutkimuksen keskuksesta sekä tohtori Elvira Brattico Aalto-yliopistosta. Tutkimuksen tulokset julkaistiin Cortex-lehdessä, joka on hermojärjestelmän ja käyttäytymisen tutkimukseen painottunut tieteellinen julkaisu.

"Keskisten ohimolohkojen alueen aktiivisuus lisääntyi, kun koehenkilöille soitettiin toistuvia musiikillisia motiiveja", kertoo tohtorikoulutettava Iballa Burunat.

"Keskiset ohimolohkot ovat välttämättömiä pitkäkestoisen muistin toiminnassa. Kuuntelukokeessa havaittiin, että nämä aivoalueet osallistuvat kenties myös musiikkikatkelmien lyhytkestoiseen tunnistamiseen."

Tohtori Bratticon mukaan vastaavaa ei ole aiemmin havaittu musiikin neurotutkimuksessa.

Tutkimuksen tekee uudenlaiseksi se, että kuuntelukoe järjestettiin mahdollisimman luonnollisessa ympäristössä, joka ei ole kovin tyypillistä neurotieteiden koeasetelmille. Koehenkilöiden ainoa tehtävä oli kuunnella tarkkaavaisesti musiikkinäytteenä toiminut argentiinalainen tango alusta loppuun.

"Käyttämämme metodi oli ratkaisevassa osassa ilmiön paljastamisessa", Iballa Burunat selittää. "Tunnistetut alueet voivat olla yhteydessä myös musiikkiin liittyvien pysyvämpien muistijälkien muodostamiseen".

Musiikin tarkkaavainen kuunteleminen kenties juurrutti sävelmän koehenkilöiden pitkäkestoiseen muistiin. Vastaavaa ei ehkä olisi tapahtunut, mikäli koehenkilöt olisi altistettu yksinkertaisemmalle ärsykkeelle kontrolloidummassa koeasetelmassa, kuten tapana yleensä on tutkittaessa musiikin ja muistin välisiä yhteyksiä.

Vaikka luonnollinen koeasetelma saattaa olla riittävä tekijä aktivoimaan aivoturson osallistumista musiikin kuunteluun, saattaa toinen selitys tuloksille piillä musiikin kyvyssä herättää tunteita. Kokeessa käytetty musiikki on Astor Piazzollan säveltämä kunnianosoitus äkillisesti kuolleelle isälleen, joten kappale on hyvin tunteellinen. Burunatin mukaan emotionaalisella latauksella voi myös olla vaikutus muistamiseen, eli pelkkä musiikki sinällään ei selittäisi tuloksia.

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että tunnepitoiset tapahtumat muistetaan neutraaleja paremmin. Tuloksilla voi olla merkitystä myös hermorappeumasairauksien, kuten Alzheimerin taudin, tutkimuksen kannalta. Sopiva tunnepitoinen musiikki voisi siis toimia hyvinkin hoitona tai ennaltaehkäisynä.

"Musiikilla voidaan vaikuttaa potilaisiin positiivisesti stimuloimalla heidän aivotursoaan ja sitä kautta koko muistijärjestelmää", pohtii professori Toiviainen.

"Parempi ymmärrys musiikin ja muistin välisestä yhteydestä voi johtaa hyvinkin laajamittaisiin tuloksiin ja auttaa kehittämään uusia hoitomuotoja, joilla kuntoutetaan hermorappeumasairauksista kärsiviä potilaita tai parannetaan heidän elämänlaatuaan."

Artikkeli perustuu Aalto-yliopiston ja Jyväskylän yliopiston yhteiseen tiedotteeseen. Kuva on Flickr-palvelusta.

Julkaisu:

Burunat, I., Alluri, V., Toiviainen, P., Numminen, J., & Brattico, E. (2014). Dynamics of brain activity underlying working memory for music in a naturalistic condition. Cortex. doi:10.1016/j.cortex.2014.04.012

Suomen ensimmäinen satelliitti säteilytykityksen kohteena

To, 03/13/2014 - 11:17 Jari Mäkinen
Protonitykki

Suomen ensimmäinen omatekoinen satelliitti, Aalto-1, oli viime perjantaina historiansa tiukimmassa paikassa, kun sen alijärjestelmille tehtiin säteilytestejä Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa.

Avaruudessa järjestelmät tulevat olemaan jatkuvasti auringon ja kosmisten säteiden aiheuttamassa säteilyssä, joten on tärkeää selvittää niiden toiminta ja kestävyys tässä ympäristössä.  

Jyväskylän kiihdytinlaboratorion RADEF-laitos (RADiation Effects Facility) on eräs parhaimmista paikoista Euroopassa avaruuselektroniikan säteilykeston testaamiseen, koska sen hiukkaskiihdyttimellä (otsikkokuvassa on sen protonitykki) voidaan tuottaa hyvin samanlaisia hiukkasia, joita avaruudessakin on; kyseessä ovat ns. hiukkascocktailit, joilla elektroniikkaa pommitetaan. Lisäksi laitoksessa on hyvät laitteet säteilyn vaikutusten mittaamiseen. Ei ihme, että se on eräs harvoista Euroopan avaruusjärjestön hyväksymistä testauspaikoista.

Aalto-1 -satelliittia tekevä Aalto-yliopiston teekkaritiimi oli ottanut mukaan testeihin satelliittiin tulevan säteilymonitorin, spektrikameran, keskustietokoneen sekä aurinkosensorin ja muita asennonsäätöjärjestelmän osia. Järjestelmiä suihkutettiin suurenergisillä protoneilla ja selvitettiin minkälaisia vaikutuksia tällä on niiden toimintaan.

Säteilymonitori RADMON on peräisin Turun ja Helsingin yliopistoilta ja spektrikamera AaSI:n on tehnyt VTT.

"Kuten odotettavissa oli, järjestelmissä tapahtui mm. muistien korruptoitumista, tehonkulutuksen nousua", kertoo mukana testeissä ollut satelliitintekijä Tuomas Tikka.

"Osa järjestelmistä säteilytettiin rikkoutumiseen asti, jolloin saadun säteilyannoksen määrästä voidaan arvioida toiminta-aika kiertoradalla ja selvittää tarvitaanko kyseiselle järjestelmälle lisää säteilysuojausta. Myös toimintahäiriöihin osataan varautua paremmin jo järjestelmien suunnittelussa, kun häiriöiden todennäköisyydet ja tyypit tunnetaan. Esimerkiksi muisteille voidaan suorittaa virheenkorjausta."

Ja sitten säteilyä, kiitos!

Suurin osa Aalto-1:n kaltaisista nanosatelliiteista käyttää tavanomaista elektroniikkaa, eikä niissä ole juurikaan erityisesti avaruuden olosuhteisiin tarkoitettuja osia. Näin satelliittien hinta saadaan pidettyä edullisena, mutta samalla säteilystä johtuvien vikojen riski on suuri.

Yleensä nanosatelliittiprojekteissa ei ole mahdollisuutta suorittaa säteilytestejä, mutta RADEF tarjosi aaltolaisille yhteistyötä satelliitin järjestelmien säteilytysten suorittamiseksi sopivan tilaisuuden tullen.

"Saimme peruutuspaikan säteilytesteihin parin viikon varoitusajalla, joten valmistelimme testiohjelmistot, testisuunnitelmat ja testilaitteiston valmiiksi juuri ajoissa kaikkien muiden kiireiden keskellä", toteaa Tikka.

"Motivaatio oli kuitenkin kova, koska harvemmin nanosatelliitti-tiimit pääsevät säteilytestejä tänne edes tekemään, vaan normaaleja asiakkaita ovat NASAn ja ESAn alihankkijat."

Niinpä Aalto-1:n järjestelmät, joita oli suunniteltu ja rakennettu huolella jo pitkän aikaa, olivat saamassa hyvinkin todennäköisesti tuhoisan säteilyannoksen. Se ei kuitenkaan satelliitin tekijöitä haitannut, koska kaikki ymmärsivät hyvin, että on parempi että ne hajoavat testeissä ennen laukaisua kuin vasta avaruudessa, jolloin niiden korjaamiseen ei voitaisi tehdä enää mitään.

"Seurasimme järjestelmien toimintaa tiiviisti etäyhteyden välityksellä testin aikana", selittää Tikka. "Valvomon seinän toisella puolella säteilytyskammiossa oli ihmiselle kuolettava määrä säteilyä ja myös järjestelmät osoittivat kärsivänsä."

Alla olevassa kuvassa ovat satelliitin aurinkosensori ja keskustietokone testikunnossa.

Aurinkosensori ja keskustietokone

Tikan mukaan tunnelma pysyi iloisena valvomossa myös virheilmoitusten ilmestyessä näytöille, sillä itse asiassa järjestelmät kestivät paljon paremmin kuin tavanomaiselle elektroniikalle on tyypillistä.

"Oli mielenkiintoista nähdä millä tavalla ja miten suuren säteilyannoksen jälkeen järjestelmä, jonka on itse suunnitellut, tuhoutuu."

Aalto-1:n tekeminen jatkuu nyt entistä vahvempana, koska satelliitti on jo nyt noussut säteilytestauksen ansiosta nanosatelliittien kärkikastiin. Järjestelmät osoittautuivat myös jo nyt varsin toimiviksi, sillä mikään alijärjestelmä ei hajonnut liian helposti.

"Jyväskylästä tarttui mukaamme paljon tärkeää testidataa ja säteilytestitietoa yleensäkin. Menemme varmasti vierailemaan kiihdytinlaboratorioon toistekin, jos vaan siihen vain tulee mahdollisuus!"

Olennaisin haaste tiimillä on nyt kuitenkin laukaisun löytäminen avaruuteen; Aalto-1 noussee taivaalle jonkun isomman satelliitin laukaisun ohessa, ja paikan saaminen tällaiselle lennolle on työn takana. Kuten paikka säteilytykseen, saattaa kyyti järjestyä yllättäen ja hyvin nopeastikin. Kenties jo loppuvuodesta?


Aalto-1:n testimalli Otaniemessä Aalto-yliopistossa.

Kuvat: Tuomas Tikka ja Aalto-1 -tiimi