Luonnon kivestä UV-säteilymittariksi

Hackmaniitti on mineraali, jota löytyy luonnon kivistä muun muassa Venäjällä, Afganistanissa, Grönlannissa ja Kanadassa. Tutkimuksessani otan mallia tästä luonnosta löytyvästä rakenteesta ja valmistan hackmaniittia itse laboratoriossa.

Hackmaniitin perusrakenne on aina sama riippumatta siitä, onko se valmistettu laboratoriossa vai onko se kerätty luonnosta. Perusrakenteen lisäksi hackmaniitissa on aina mukana pieninä määrinä joitain muita alkuaineita. Luonnossa olevissa kivissä nämä muut alkuaineet ovat niitä, joita ympäristössä on sattunut olemaan. Laboratoriossa valmistusvaiheessa voin itse päättää, mitä ylimääräisiä alkuaineita hackmaniitin joukkoon laitan.

Tutkimuksen aikana olen huomannut, että vaikka näitä ylimääräisiä alkuaineita on läsnä vain hyvin pieniä määriä, on juuri niillä kaikkein suurin vaikutus hackmaniittien ominaisuuksiin. Jotta hackmaniittia voidaan käyttää UV-säteilymittareissa, tutustumme tarkemmin yhteen sen ominaisuuteen: tenebresenssiin.

Tenebresenssi on hackmaniitin kyky muuttaa väriä altistuessaan säteilylle. Ajan kuluessa väri palaa takaisin alkuperäiseen, jonka jälkeen väriä voidaan taas muuttaa altistamalla hackmaniitti uudelleen säteilylle. Tätä ominaisuutta voidaan käyttää hyväksi UV-säteilymittareissa, jotka varoittavat käyttäjiä liiallisesta auringon UV-säteilystä. Mittarit voivat olla esimerkiksi kortteja tai rannekkeita, jotka vaihtavat väriä sen mukaan, kuinka suurelle UV-säteilymäärälle ne altistuvat ollessaan auringonpaisteen alla.

Nykyään voidaan jo kaupasta ostaa tällaisia pikamittareita, jotka vaihtavat väriä UV-säteilyn mukaan. Tutkimuksessani olen kuitenkin huomannut, että nämä nykyiset mittarit eivät ole kovin tarkkoja. Ne muuttavat väriä jo altistuessaan näkyvälle valolle tai UVA-säteilylle. Vaikka UVA-säteilykään ei ole iholle hyväksi, on UVB-säteily kuitenkin huomattavasti vaarallisempaa, sillä se aiheuttaa ihon palamista, ihon ennenaikaista vanhenemista ja edistää syövän kehittymistä.

Tutkimuksessani pyrinkin valmistamaan hackmaniittia, joka vaihtaisi väriä altistuessaan UVB-säteilylle. Tällä hetkellä saadut tulokset ovatkin erittäin lupaavia, sillä olen onnistunut valmistamaan hackmaniitin, jonka värin vaihtuminen vastaa lähes täydellisesti ihon herkkyyttä UV-säteilylle.

Tulevaisuudessa nykyiset UV-pikamittarit tulevat toivottavasti muuttumaan, koska hackmaniiteista valmistamalla pikamittarit antaisivat tarkempaa tietoa siitä, kuinka paljon iholle haitallista UV-säteilyä auringosta saapuu.

Isabella Norrbo
Kirjoittaja on kemian tohtorikoulutettava.