Tinadioksidi on suosittu materiaali kaasunsensorisovelluksissa. Kaasujen havaitseminen perustuu pinnan ja kaasun väliseen vuorovaikutukseen, jonka tunteminen atomitasolla antaa arvokasta tietoa myös sovellusten kannalta. Viitalan työssä on valittu tutkimuskohteeksi joukko yksinkertaisia ja yleisiä orgaanisia kaasuja kuten asetyleeni ja bentseeni.
Pinnan ja kaasujen vuorovaikutuksen atomitason tutkimusta vaikeuttaa pinnan monimutkaisuus. Väitöskirjassa ongelmaa lähestytään laskennallisella menetelmällä ja vuorovaikutusta mallinnetaan käyttäen tiheysfunktionaaliteoriaa. Mallintaminen mahdollistaa pinnan eri atomien vaikutusten tunnistamisen.
–Työssä löydetään sitoutumiskohdat tutkituille kaasuille ja tunnistetaan sitoutumisen tyyppi, toteaa Viitala.
Kaasujen sitoutumisen lisäksi työssä tutkitaan, millainen vaikutus fluorilla saostamisella on pinnalle syntyviin rakenteisiin, ja todetaan sopivan saostamisen parantavan rakenteiden kestävyyttä. Työ ottaa myös kantaa uuteen laskentamenetelmään, joka huomioi heikot van der Waals -tyyppiset voimat. Näiden ohittaminen on ollut aiemmin laskentamenetelmän rajoitus.
–Van der Waals -vuorovaikutuksen huomioon ottava menetelmä on teknisesti käyttökelpoinen ja korjaa tuloksia fysikaalisesti intuitiiviseen suuntaan, Viitala toteaa.
Diplomi-insinööri Matti Viitalan fysiikan alaan kuuluva väitöskirja First-Principles Studies of Organic Adsorption on SnO2 Surfaces (”Laskennallinen tutkimus orgaanisesta materiasta tinadioksidipinnalla”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden ja ympäristötekniikan tiedekunnassa perjantaina 17.2.2012 kello 12.00 Sähkötalon salissa S1 (Korkeakoulunkatu 3, Tampere).
Vastaväittäjänä toimii professori Kari Laasonen (Aalto-yliopisto). Tilaisuutta valvoo professori Tapio Rantala TTY:n fysiikan laitokselta.
Matti Viitala on kotoisin Peräseinäjoelta ja työskentelee tutkijana TTY:n fysiikan laitoksella.
Lisätietoja: Matti Viitala, matti.viitala@tut.fi