Turun yliopiston tutkijat ovat keksineet uudenlaisen röntgenkuvantamismenetelmän. Menetelmä perustuu luonnonmineraali hackmaniitin värinvaihto-ominaisuuteen.

Hackmaniitti hohtaa pimeässä. Se vaihtaa väriään luonnonvalkoisesta pinkkiin tai violettiin UV-säteilyn vaikutuksesta.

Tuoreessa tutkimuksessa mineraalin värinvaihto-ominaisuutta tarkasteltiin röntgensäteilyn alla.

– Aikaisemmin oli julkaistu alustavia tuloksia hackmaniitin värjäytymisestä röntgensäteilyssä, mutta oli epäselvää miksi ja miten väri syntyy tai voiko ominaisuutta käyttää jotenkin hyväksi. Nyt kokeilimme ensimmäistä kertaa röntgenkuvantamista käyttäen hackmaniitista valmistettua pintaa kuvauslevynä ja tulokset olivat erittäin innostavia, kertoo dosentti Mika Lastusaari Turun yliopistosta tiedotteessa.

Tutkimusryhmä valmistaa hackmaniittia keinotekoisesti. Silloin materiaalin ominaisuuksia voidaan hallita ja mukauttaa erilaisiin tarpeisiin lisäämällä tai korvaamalla atomeja materiaalin perusrakenteessa.

– Tässä tutkimuksessa tutkimme neljän synteettisen hackmaniittilajikkeen käyttäytymistä röntgensäteilyn vaikutuksessa Saksan Karlsruhen synkrotronilaitoksessa, hiukkaskiihdyttimessä, joka tuottaa energialtaan säädettävää röntgensäteilyä. Kaikki näytteet yllättivät positiivisesti, ja saimme arvokasta tietoa eri atomien seostamisen vaikutuksesta värinvaihto-ominaisuuteen, kertoo tohtorikoulutettava Sami Vuori tiedotteessa.

– Lisäksi havaitsimme, että värjäytymisen mekanismi voi tapahtua myös atomien sisäkuorten elektronien avulla, toisin kuin UV-säteilyssä, jossa värjäytymiseen osallistuu vain löyhimmässä olevat ulkokuorten elektronit, Vuori sanoo.

Kuvantaminen. Kuolleen muurahaisen ruumis millimetripaperin päällä. Kuva otettu järjestelmäkameralla. Kuva: Sami Vuori.
Hackmaniitti. Muurahainen läpivalaistuna hackmaniittikalvolla. Kuva: Sami Vuori.

Hackmaniittia voidaan tutkijoiden mukaan pitää suoranaisena ihmeaineena, koska sitä voidaan käyttää monien kohteiden kuvantamiseen.

– Hackmaniitin avulla kuvantamisessa on se hyvä puoli, että siinä ei tarvita kalliita analysaattoreita kuvan näkemiseksi, vaan sen voi nähdä suoraan omin silmin ja tallentaa kameralla, kertoo hackmaniiteista väitöskirjansa tehnyt tohtori Isabella Norrbo tiedotteessa.

– Paras asia on kuitenkin se, että kuvan hackmaniittikalvo ei ole mikään kertakäyttöinen filmi, vaan kuvan saa poistettua valon tai lämmön avulla, jolloin toisen kohteen kuvantamisen voi aloittaa taas uudelleen samalla kalvolla, hän sanoo.

Tutkimus on tehty Ranskan Lyonin yliopiston, Karlsruhe Institute of Technologyn ja Brasilian São Paulon yliopiston kanssa.

Tutkimusartikkeli on julkaistu arvostetussa Advanced Optical Materials -lehdessä.