Hackmaniitti voisi mullistaa röntgenkuvauksen – kivi taipuu myös uv-säteilyn mittaamiseen

Säteily muuttaa luonnossa esiintyvän hackmaniitin väriä. Tämä ominaisuus on auttanut kehittelemään kiveen perustuvaa sähkötöntä säteilymittaria.

Laboratorion pöydälle on aseteltu erikokoisia kivipaloja. Kiville annetaan laitteella annos uv-säteilyä, ja uv-lampun sammuttamisen jälkeen osa kivistä on muuttunut erivärisiksi.

– Hackmaniitti vaihtaa väriä uv-säteilyn vaikutuksesta, ja saatu säteilyannos vaikuttaa värin voimakkuuteen. Esimerkiksi auringon uv-indeksiä voisi mitata hackmaniitin avulla, Turun yliopiston kemian laitoksen professori Mika Lastusaari väläyttää.

Lastusaari selvittää tutkimusryhmänsä kanssa luonnonmineraali hackmaniitin mystiikkaa. Lastusaaren mukaan on jopa hieman outoa, ettei hackmaniitti ole saanut enemmän huomiota. Maailmalla kiven ominaisuuksia on tutkittu aiemmin lähinnä Isossa-Britanniassa.

Lastusaari törmäsi hackmaniittiin minerologian konferenssissa vuonna 2012. Sen jälkeen kiveä on tutkittu Turussa aktiivisesti, ja löydökset ovat olleet merkittäviä.

Lastusaaren tutkijaryhmä sai esimerkiksi selville, että synteettinen hackmaniitti vaihtaa väriä altistuessaan alfa-, beeta- ja gammasäteilylle. Siitä jää kiveen myös muistijälki. Ominaisuutta kuvataan gammamuistiksi.

Tämän ominaisuuden ansiosta hackmaniittia voisi käyttää esimerkiksi säteilyn ilmaisimena. Siitä voidaan valmistaa radiokromisia filmejä, joilla selvitetään muun muassa säteilyannoksia. Nykyiset radiokromisten filmien valmistusmateriaalit ovat joko kertakäyttöisiä tai myrkyllisiä.

Myös röntgensäteily saa hackmaniitin vaihtamaan väriä. Tämä mahdollistaisi röntgenkuvantamisen, kunhan hackmaniitin herkkyyttä saadaan parannettua.

Kaksi kiveä käyttäytyy luonnossa harvoin samalla tavalla.

Mika Lastusaari

Hackmaniitti pystyy tallentamaan itseensä tietoa röntgenaltistuksesta myös vaihtamatta väriään. Vastaava ominaisuus on myös hampaiden röntgenkuvauksissa käytettävissä kuvauslevyissä.

Tätä hackmaniitin ominaisuutta voidaan pian hyödyntää kaupallisessa mielessä. Isabella Pönkkä on tehnyt synteettisestä hackmaniitista väitöskirjan ja perustanut yrityksen, joka pyrkii tuomaan markkinoille hackmaniittiin perustuvan röntgenkuvauslevyn.

– Yrityksessämme on kolmen hengen tiimi ja lääketieteellisen alan pääomasijoittaja. Tällä hetkellä teemme vielä hienosäätöä, jotta saamme version myyntikuntoon, Pönkkä kertoo.

Menetelmän kaupallinen potentiaali on merkittävä. Mika Lastusaaren mukaan tällä hetkellä kaksi kolmasosaa maailman väestöstä ei pääse röntgenkuvauksiin, koska kuvaaminen on niin kallista. Hackmaniitti tarjoaisi röntgenkuvaamiseen edullisen vaihtoehdon.

Hackmaniitti on luonnontuote, joten se on synteettisenäkin ympäristöystävällinen. Kivi on myös selvinnyt kallioperässä satoja miljoonia vuosia, joten se on kestävää.

Hackmaniitti voi uv-säteilyn vaikutuksesta vaihtaa väriä toistuvasti ilman että sen rakenne kuluu tai ominaisuus heikkenee. Esimerkiksi hiilivedyissä värin vaihtoa ei voi tehdä monta kertaa, koska lopulta niiden väriä vaihtavat molekyylit hajoavat.

Hackmaniitti ei luonnollisessa muodossa taivu hyötytarkoituksiin, vaan sitä pitää valmistaa synteettisesti.

– Kaksi kiveä käyttäytyy luonnossa harvoin samalla tavalla. Meidän tehtävämme on parantaa, säätää ja hallita materiaalia, Lastusaari toteaa.

Lastusaaren mukaan Turun yliopiston hackmaniittitutkimuksen tuloksena on jo useita patentteja. Lastusaaren tiimissä on tällä hetkellä mukana kaksi väitöskirjantekijää, kaksi projektityöntekijää, yksi tutkija sekä kolme maisterityöntekijää. Lisäksi apua saadaan muun muassa Turun yliopiston fysiikan laitokselta.

Rahoitusta hackmaniittitutkimus on saanut toistaiseksi Business Finlandin kautta, ja nyt rahoitusta on luvassa myös Suomen Luonnonvarain Tutkimussäätiöltä.

Lastusaari toivoo, että rahoitusta saadaan jatkossakin, sillä hackmaniitissa riittää potentiaalia. Kiinnostavia uutisia voi olla luvassa pian, kun hackmaniitin käyttäytymistä selvitetään avaruudessa.

Tiimin tohtorikoulutettava Sami Vuori esittelee silikonilevyjä, joissa on 20 prosenttia hackmaniittia. Ne pakataan alkuvuodesta valmistautumaan avaruusmatkalle.

Näytteiden avulla kehitetään sähkötöntä uv-säteilymittaria, jota on tarkoitus testata kansainvälisellä ISS-avaruusasemalla. Tulevaisuudessa pala hackmaniittia saattaakin kertoa vaikkapa auringon uv-säteilymäärän omalla kotiterassilla.