Jari Nikkinen

Laservalo tunnistaa materiaalin

Jari Nikkisen väitöstyössään kehittämä laservalonlähde tekee Star Trekin tieteiskuvitelmasta todellisuutta.

Oikeaa vai kissankultaa? Helppo tapa selvittää eri materiaalien kemiallinen koostumus on kiehtonut ihmistä kautta aikojen. Jo 40 vuotta sitten Star Trek -sarjassa esiintynyt skanneri tunnisti, mihin materiaaliin sen lähettämä säde osui.

Tv-sarjan teknologia ei ollut puhdasta tieteisfantasiaa, sillä intialainen C.V. Raman oli jo 1920-luvulla havainnut heikon sirontailmiön, joka loi kullekin aineelle tyypillisen “sormenjäljen”. Kun aineeseen osuu valonsäde, hyvin pieni osa fotoneista siroaa takaisin siten, että niiden aallonpituus muuttuu. Aineen Raman-spektristä voidaan tunnistaa varmuudella esimerkiksi se, onko valkoinen jauhe kokaiinia vaiko leivinjauhetta. 

Käytännön sovelluksia ilmiöllä ei kuitenkaan juuri ollut ennen seuraavaa Nobel-palkittua keksintöä, 1960-luvulla kehitettyä laservaloa. Riittävän voimakkaan valonlähteen ja entistä herkempien ilmaisimien myötä Raman-spektroskopiasta onkin tullut käytännöllinen menetelmä eri aineiden kemiallisen rakenteen tunnistamiseen. Menetelmän käyttöä on kuitenkin rajoittanut fluoresenssi-ilmiö, joka häiritsee esimerkiksi monien biologisten näytteiden tunnistamista.  

Nikkisen vielä viimeistellessä DI-opintojaan, Oulun VTT:n ja Oulun yliopiston tutkijat olivat kehittäneet uudenlaisen Raman-ilmaisimen, joka perustui yksittäisten fotonien havaitsemiseen hyvin lyhyen aikaikkunan sisällä. Tähän tarkoitukseen sopivaa laseria ei vain ollut kaupallisesti saatavilla, ja sen kehittämisestä muotoutui Nikkisen väitöstyön aihe. 

"Väitöstyön tärkein oivallus oli se, kuinka päästä käsiksi uusiin aallonpituuksiin. Alku oli hirveää kivikkoa, mutta kun keksin sen, homma alkoi toimia."

Jari nikkinen

Kolmen vuoden uurastus väitöstyön parissa kannatti. Sadan pikosekunnin pulsseja monella eri taajuudella synnyttävä laser on osoittanut toimivuutensa. Potentiaalisia käyttökohteita on löytynyt lukuisia, muun muassa lääketieteen alalta.