Ympäristömme molekyylimaailma kätkeytyy silmänkantamattoman taakse, arvoituksen verhoon. Voimme vain arvailla mitä ravintoaineita tai haitta-ainepitoisuuksia sisältää kadun varrelta kerätty vuohenputki, tai Intiassa torjunta-ainein kasvatettu teepensaan lehti. Kuinka puhdasta on lähijärven uimavesi, tai ilma jota hengitämme? Voisimme lähettää näytteitä kysymyksistämme tutkimuslaitoksille, mutta heillä ei taida olla aikaa, tai se on varmasti liian kallista. Voisinko siis itse tutkia molekyylejä? Laboratorioiden tutkimuslaitteet lienevät hintaluokaltaan jossain kaukana saavuttamattomissa, mutta mihin asti kotikemisti pääsee? Heikki muisti saaneensa joskus linkin kaveriltaan edulliseen tee-se-itse tutkimuskojeeseen: Public Labin open-source spektrofotometriin.
Wikipediasta: ”Spektrofotometri on laite, joka mittaa aineiden sähkömagneettisen säteilyn absorptiota eri aallonpituuksilla. Aineen absorptio tietyillä aallonpituuksilla riippuu aineen kemiallisesta koostumuksesta.”
Eli kun valo kulkee näytteen läpi, tietyt kemialliset yhdisteet absorpoivat tiettyjä valon, eli sähkömagneettisen säteilyn, aallonpituuksia. (Näkyvässä valossahan on siis kaikki sateenkaaren värit, eli sähkömagneettisen spektrin aallonpituudet suunnilleen väliltä 350-700 nanometriä.) Valo jatkaa matkaansa hilan läpi, jonka pienenpienet yhdensuuntaiset raot hajottavat valon värispektriksi, eli sateenkaareksi. Sateenkaari kuvataan, tietokone analysoi datan ja esittää sen kaaviokuvana. Nyt tästä kaaviokuvasta voimme lukea esimerkiksi kuinka voimakkaasti spektrissä on sinistä, -tai kuinka voimakkaasti vihreää sävyä, ja kun muistamme että näytteessä olleet kemialliset yhdisteet ovat vaikuttaneet spektriin absorpoimalla tiettyjä aallonpituuksia, eli tiettyjä värejä, voimme sateenkaaren värisävyjä tarkastelemalla päätellä jotain näytteen kemiallisesta koostumuksesta.
Tilasimme laitteen, Desktop Spectrometry 3.0, yhdistyksellemme (vain 45e+rahdit jenkeistä+älytön tulliselvitysurakka) ja rakensimme sen sivuilta löytyvien ohjeiden mukaisesti, hilana toimi dvd-levystä askarreltu palanen, runkona pahvi ja kuvauslaitteena webcami, odotukset olivat suuret.
Kuvittelin itseni valkoisessa takissa tutkimassa tärkeänä sateenkaarista löytyviä mineraalien jälkiä.
Petyin siis kun selvisi etten ihan noin vain laittaisi sukkahikeä koeputkeen, osoittaisi siihen fikkarilla
valoa ja paljastaisi sateenkaarikaaviosta sen kätketyt salat. Luin netistä, että jos näytteessä on
useampia yhdisteitä, sekoittuu sen spektri todennäköisesti sen verran että datan analysointi kaaviosta käy käytännössä mahdottomaksi. Laite olisi lisäksi kalibroitava ensin fluorisoivalla valolla, tarkoittaakohan se uv-lamppua? Sen lisäksi on hommattava ainakin vihreä laser, tasasivuinen näytepullo ja kosolti perehtymistä. Paketista ei siis saanut kaikkea valmiina ja aloittelevan laborantin on jatkettava tunnollisesti askel kerrallaan itse eteenpäin. Public Labin sivuilta löytyvät selkeät ohjeet etenemiseen, mutta navigointi sivulla on hankalahkoa. Jos joku toinenkin on lähtenyt kokeilemaan, niin tänne on näin aluksi hyvä löytää: How do you test liquid or solid samples with your DIY Spectrometer?
Konseptiin kuuluu http://spectralworkbench.org/ , joka on open-source sivusto saatujen spektrien analy
sointiin, kaavioiden piirtämiseen, ja se toimii databasena referenssikaavioiden jakamiseen. Laitteella saatujen tulosten analysointiin tarvitaan nimittäin referenssikaavioita, esimerkiksi kaaviokuva siitä millaisen jäljen glukoosi jättää sateenkaareen. Näin voimme esimerkiksi tarkastella millaisia jälkiä tutkittavasta sateenkaaresta löytyy ja verrata niitä kirjallisuudessa jo varmistettuihin glukoosinjälkiin.
Miten käy kun lapsekkaat kuvitelmat ympäröivän fyysisen maailman tutkimisesta, omista kyvyistä ja open-source teknologiasta kohtaavat realismin? Aiomme ihan ite ja pienellä rahalla selvittää mitä aineita löytyy kaappiin unohtuneesta intiaanisokerista. Aloitamme perehtymällä spektrofotometriin, ja jos huomaamme ettei laite riitä tutkimustyöhön, otamme selville kuinka meidän on kehitettävä kotilaboratoriotamme. Olemme kuulleet huhuja että seuraava huomionarvoinen laite on TLC-kit, eli ohutkerroskromatographi. Siitä lisää seuraavissa jaksoissa, matka silmänkantamattomiin jatkuu omassa erityisessä blogissaan: Hiukkastentie.
Suomen Talkoot 