Uutiset ja tapahtumat - Tampereen teknillinen yliopisto

Pintojen järjestäytyneiden nanorakenteiden tutkimukseen mittava H2020 FET -rahoitus

TTY:n materiaaliopin sekä kone- ja tuotantotekniikan laboratoriot ovat mukana H2020 FET open -rahoitusta saaneessa NanoStencil-hankkeessa, jossa kehitetään mullistavaa menetelmää pintojen funktionaalisten nanorakenteiden kasvatukseen.
Ylikriittisessä hiilidioksidissa kasvatettuja epäsäännöllisiä nanorakenteita, jotka on nyt tarkoitus järjestää valon avulla.
Ylikriittisessä hiilidioksidissa kasvatettuja epäsäännöllisiä nanorakenteita, jotka on nyt tarkoitus järjestää valon avulla.

Future and Emerging Technologies (FET) -rahoitus on erittäin kilpailtua korkean riskin EU-tutkimusrahoitusta. Sitä myönnetään sellaisten läpimurtoteknologioiden kehittämiseen, joilla onnistuessaan on huomattava vaikutus eri aloilla. Lokakuussa käynnistyvän 3-vuotisen NanoStencil-hankkeen saama FET open -rahoitus on laatuaan kaikkien aikojen suurin TTY:llä. TTY:n osuus 3,2 miljoonan euron rahoituksesta on noin 600 000 euroa.

NanoStencil-hankkeessa kehitetään tekniikoita nanomittakaavassa järjestäytyneiden, toiminnallisten  pintarakenteiden valmistamiseksi. Tavoitteena on kehittää aivan uudenlainen, aiempaa nopeampi ja edullisempi menetelmä kasvattaa materiaalien pinnalle säännöllisiä nanorakenteita.

– Menetelmää kuvattiin hakemuksen arvioijien taholta seuraavan sukupolven valmistusmenetelmäksi. Odotukset ovat siis korkealla, professori Erkki Levänen TTY:n materiaaliopin laboratoriosta kertoo.

Valon avulla

Hankkeen mullistava idea on käyttää nanorakenteiden kasvattamiseen valon interferenssiä  ylikriittisessä hiilidioksidiympäristössä. Menetelmässä valon interferenssin avulla muodostetaan ikään kuin nanokokoinen ristikko, jonka korkean intensiteettien kohtiin saadaan kasvamaan nanorakenteita, kuten esimerkiksi nanolankoja.

– Vastaavaa tutkimusta ei tehdä muualla maailmassa. TTY:n keraamimateriaalien tutkimusryhmällä on jo pitkä historia ylikriittisen hiilidioksidin käytöstä keraamisten materiaalien valmistukseen esimerkiksi hiljattain päättyneen akatemiahankkeen, käynnissä olevan akatemian kärkihankkeen, EU-hankkeen sekä rehtorin tutkijakoulurahoituksella tehdyn tutkimuksen parista. Nyt aiemman osaamisen yhdistäminen valon interferenssikuvion käyttöön avaa aivan uusia mahdollisuuksia, Levänen kertoo.

Pintoja, joissa on säännöllisiä nanorakenteita, on pystytty valmistamaan aiemminkin, mutta vain monivaiheisilla ja hitailla menetelmillä. Yksivaiheisilla menetelmillä rakenteet eivät ole olleet pinnalla säännöllisissä muodostelmissa, vaan siellä täällä. NanoStencil-hankkeen laseriin perustuvan menetelmän avulla voitaisiin valmistaa nopeasti säännöllisiä nanorakenteita suurille pinnoille. Onnistuessaan menetelmällä on lukuisia sovelluskohteita esimerkiksi elektroniikassa, optoelektoniikassa, sensoritekniikassa ja lääketieteessä. Toiminnalliset ominaisuudet voivat olla monenlaisia.

– Pinnat voivat esimerkiksi olla paikallisesti fotoaktiivisia, napata tiettyjä molekyylejä, pinnoilla voi olla aurinkosähkökeräimissä sovellettavia nanopylväitä tai pintojen ominaisuuksia voisi kenties säätää valon avulla. Kaikkia mahdollisia sovelluksia ei voi vielä edes kuvitella, Levänen sanoo.

Konepajatasolta nanomaailmaan

Hankkeessa ovat TTY:n lisäksi mukana Sheffieldin ja Bedfordshiren yliopistot Britanniasta, Asociacion Centro Tecnologico CEIT-IK4 Espanjasta sekä Innolas Laser Gmbh -niminen saksalaisyritys.

– Innolas Laser on alansa kärkeä. Toivon mukaan saamme sieltä TTY:lle hankkeen tiimoilta huippulaitteet tutkimusta varten. Brittiyliopistoissa on tehty samantapaista tutkimusta kuin meillä aiemmin, mutta eri valmistustekniikoilla. Tutkimuksemme täydentävät hyvin toisiaan.

TTY:ltä hankkeessa ovat mukana materiaaliopin laboratorio ja kone- ja tuotantotekniikan laboratorio. Tutkijoita tulee kolmesta neljään.

– Meillä on TTY:llä paljon yhteistyötä laserin käytöstä materiaalien pinnan muokkaamisessa, mutta aiemmin olemme keskittyneet konepajateollisuuden mittakaavan pintoihin. Nyt vallataan nanotaso, Levänen sanoo.

Tutustu kesäkuussa julkistettuihin rahoitusta saaneisiin hankkeisiin EU:n Horizon 2020 -sivuilla>>

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, materiaalioppi, kone- ja tuotantotekniikka