Näkymätön sähköjohdin: sähkön ohjaamista äänellä
Suomalaisten, espanjalaisten ja kanadalaisten tutkijoiden ryhmä on ensimmäistä kertaa osoittanut, että sähkökipinöitä voidaan ohjata ultraääniaaltojen avulla.
Sähkökipinöitä käytetään hitsaukseen, elektroniikan virransyöttöön, bakteerien tappamiseen tai moottoreissa polttoaineen sytyttämiseen. Hyödyllisyydestään huolimatta kipinöitä on vaikea ohjata avoimessa tilassa, sillä ne jakautuvat kaoottisiksi haaroiksi, joilla on taipumus kulkea kohti lähimpiä metalliesineitä.
Tuoreessa tutkimuksessa löydettiin keino siirtää sähköä ilmassa ultraääniaaltojen avulla. Sähkökipinöiden hallinnassa päästiin tasolle, jossa kipinä voidaan ohjata esteiden ohi tai tähdätä osumaan tiettyihin kohtiin, jopa ei-johtaviin materiaaleihin.
– Havaitsimme tämän ilmiön yli vuosi sitten, mutta sen jälkeen vei kuukausia saada ilmiö hallintaan ja vielä kauemmin löytää ilmiölle selitys, sanoo tohtori Asier Marzo Navarren julkisesta yliopistosta Espanjasta.
Kipinöiden ohjaus pohjautuu siihen, miten kipinät ensin lämmittävät ilmaa. Ilma laajenee lämmetessään ja sen tiheys pienenee. Kuumaa ilmaa pystytään ohjaamaan ultraäänellä, sillä kuuma ilma ohjautuu voimakkaamman äänen alueelle. Kipinät jatkavat samalle kuumalle alueelle, sillä kuuman, harvemman ilman läpilyöntijännite on pienempi kuin tiheämmän ilman.
– Kipinöiden tarkka hallinta mahdollistaa niiden hyödyntämisen monenlaisissa sovelluksissa, kuten ilmakehätieteissä, biologisissa toimenpiteissä ja virtapiirien valikoivassa virransyötössä, professori Ari Salmi Helsingin yliopistosta kertoo.
Aiemmin kipinöitä voitiin ohjata vain laserilla indusoitujen sähköpurkausten avulla, joita kutsuttiin puhekielessä elektrolasereiksi. Tämä edellytti silmille ja iholle vaarallisten lasereiden käyttöä sekä tarkkaa ajoitusta laserin ja sähköpurkauksen välillä. Tutkijaryhmän kehittämässä menetelmässä käytetään laserien sijasta ultraääntä, mikä on käyttäjälle turvallisempaa. Laitteisto on kompakti, edullinen ja sitä voidaan käyttää ilman taukoja.
– Olen innoissani esimerkiksi mahdollisuudesta, että hyvin heikkoja kipinöitä voitaisiin käyttää hallittujen tuntoärsykkeiden luomiseen käteen, jolloin voidaan ehkä luoda ensimmäinen kosketukseton pistekirjoitusjärjestelmä, sanoo julkaisun ensimmäinen kirjoittaja Josu Irisarri Navarren julkisesta yliopistosta.
Tutkimus tehtiin yhteistyössä Navarren julkisen yliopiston (UPNA), Helsingin yliopiston ja Waterloon yliopiston tutkijoiden kesken ja se on julkaistu arvostetussa Science Advances -lehdessä.
Julkaisu:
Josu Irisarri, Inigo Ezcurdia, Naroa Iriarte, Marika Sirkka, Dmitry Nikolaev, Joni Mäkinen, Alexander Martinez-Marchese, Denys Iablonskyi, Ari Salmi, Asier Marzo. Electric Plasma Guided with Ultrasonic Fields. Science Advances, 2025. DOI:10.1126/sciadv.adp0686
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Helsingin yliopiston mediapalvelu
Puh:02941 22622mediapalvelu@helsinki.fiLinkit
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa Helsingin yliopisto sijoittuu maailman parhaan yhden prosentin joukkoon. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Lastenkirjailija Tiina Nopola ja ympäristötutkija Carl Folke Helsingin yliopiston kunniatohtoreiksi13.3.2025 10:53:01 EET | Tiedote
Filosofisen tiedekunnan promootiossa vihitään kuusi uutta kunniatohtoria keväällä 2025.
Onko järkevää syödä ”parempaa” lihaa?13.3.2025 07:45:00 EET | Tiedote
Iskulauseeseen ”Vähemmän mutta parempaa” kiteytetty ajatus tähtää lihan kokonaiskulutuksen vähentämiseen ja asettaa kestävästi tuotetut ja laadukkaat tuotteet etusijalle. Tuoreessa tutkimuksessa ei kuitenkaan löydetty mainittavaa näyttöä siitä, että laadukkaamman lihan saatavuus välttämättä vähentäisi lihankulutusta.
Koululaisia on yhä vähemmän – onko etäopetus osa tulevaisuuden perusopetusta?12.3.2025 08:00:00 EET | Tiedote
Suomen kuntien väestönkehitys ja nuorisoikäluokkien pieneneminen asettavat haasteita perusopetuksen järjestämiselle. Etäopetus nousee esiin potentiaalisena ratkaisuna, joka voi helpottaa opetuksen saatavuutta.
Älypotkupuku mittaa tarkasti vauvan liikkumistaitojen kehitystä11.3.2025 09:06:12 EET | Tiedote
MAIJU-älypotkupuku tarjoaa uudenlaisen tavan seurata vauvojen liikunnallista kehitystä kotona. Tämä Helsingin yliopiston ja HUS Uuden lastensairaalan yhteistyönä kehitetty innovatiivinen älyvaate yhdistää lääketieteen, mittausteknologian ja tekoälyn asiantuntemuksen, ja sen avulla voidaan arvioida lapsen motorisia taitoja objektiivisesti ja tarkasti ilman tutkijoiden läsnäoloa.
Uusi teknologia parantaa immuunisolujen muokkaukseen perustuvien syöpähoitojen tarkkuutta10.3.2025 09:39:52 EET | Tiedote
Sherpabody-teknologia mahdollistaa syöpäsolujen tarkemman tunnistamisen ja tuhoamisen sekä tarjoaa lupaavia uusia työkaluja syöpäkasvaimien hoitoon.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme