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
Noin joka seitsemäs hakija pääsi sisään Helsingin yliopistoon3.7.2025 09:42:00 EEST | Tiedote
Yhteishaussa Helsingin yliopistoon valittiin 4 703 uutta opiskelijaa. Helsingin yliopisto oli Suomen suosituin yliopisto ensisijaisten hakijoiden määrän sekä hakijoiden kokonaismäärän perusteella.
Kaasuvuoto aloittaa haavan korjauksen kasveissa2.7.2025 18:01:00 EEST | Tiedote
Helsingin yliopiston tutkijat ovat löytäneet mekanismin, jonka avulla kasvit korjaavat suojaavan uloimman kerroksensa, korkkisolukon. Tällä löydöllä voi olla merkittäviä vaikutuksia maatalouteen ja elintarvikkeiden säilyvyyteen. Etyleenin ja hapen diffuusio haavan läpi käynnistää kasvin luonnollisen paranemisprosessin.
Kaksoisvalohoito vähentää ikenien verenvuotoa ja tulehdusta hammasimplanttien ympärillä1.7.2025 09:59:32 EEST | Tiedote
Kaksoisvalohoito (Lumoral) tarjoaa kotikäyttöön turvallisen ja tehokkaan vaihtoehdon implanttien ympäristön tulehduksen hallintaan ilman antibiootteja.
Tutut maatalousympäristön linnut vähenevät, eteläiset yleislajit runsastuvat30.6.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Moni tuttu lintulaji harvinaistuu entisestään. Varpusia ja kuoveja on nyt vähemmän kuin koskaan aiemmin. Toisaalta monien eteläisten lajien voittokulku jatkuu. Mustarastaita ja peukaloisia esiintyy ennätysmäisen runsaasti.
Panimoteollisuuden sivuvirroista terveellisiä elintarvikkeita27.6.2025 13:02:54 EEST | Tiedote
Helsingin yliopiston tutkijat ovat keksineet innovatiivisen ja kestävän tavan hyödyntää mäskiä ja muita panimoteollisuuden sivutuotteita muokkaamalla niistä hyödyllisiä elintarvikkeita.
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