Väitöstiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Kemiallisten ja biologisten aineiden optinen sormenjälki voidaan tunnistaa lyhyillä laserpulsseilla

Valohiukkasten spektriä tarkastelemalla voidaan päätellä, mistä aineesta kappale on tehty. Jari Nikkinen kehitti väitöskirjatyössään lasereita, joiden avulla optinen sormenjälki saadaan mitattua aiempaa tarkemmin ja kustannustehokkaammin.

Jo aikanaan StarTrek-sarjassa erilaisia materiaaleja tunnistettiin optisesti laserin avulla. Säde osoitettiin kappaleeseen ja laite kertoi mistä aineesta kappale oli tehty. Tosi elämässä vastaavaa tekniikkaa kutsutaan Raman-spektroskopiaksi. Osa kappaleeseen ammutusta valohiukkasista menettää energiaansa sirotessaan materiaalissa. Näiden sironneiden valohiukkasten spektriä tarkastelemalla voidaan päätellä, mistä aineesta kappale on tehty.

– Tätä tietoa tarvitaan esimerkiksi lääketeollisuudessa ja kemian teollisuudessa. Myös elintarviketeollisuudessa menetelmää voidaan käyttää vaikkapa erottamaan, onko pullossa oliiviöljyä vai jotakin muuta öljyä, TTY:llä väittelevä Jari Nikkinen kertoo.    

Erityisesti biologiset näytteet synnyttävät fluoresenssia, joka yleensä peittää alleen Raman-sironneet valohiukkaset. Siksi suurin osa tekniikan todellisesta potentiaalista jää nykyisin kokonaan käyttämättä. Usein Raman-sironneet fotonit tulevat kappaleesta kuitenkin ulos hieman fluoresenssin syntyyn tarvittavaa aikaa nopeammin.

– Niin sanotun aikaikkunointitekniikan avulla ”optinen sormenjälki” voidaan mitata aineesta juuri ennen haitallisen fluoresenssin syntymistä. Tekniikka vaatii kuitenkin kaverikseen lyhyitä ja tehokkaita valopulsseja tuottavan laserin, jolla kappaletta valaistaan, Nikkinen sanoo.

Nikkinen kehitti väitöstyössään juuri tällaiseen tarkoitukseen soveltuvia lasereita. Hän käytti tekniikkaa, joka on huomattavasti yksinkertaisempi ja oletettavasti edullisempi valmistaa kuin nykyisin saatavilla olevat kaupalliset ratkaisut. 

– Tulevaisuuden suunnitelmina on kyseisen tekniikan kaupallistaminen, Nikkinen kertoo.

Väitöstilaisuus keskiviikkona 22.11.2017

Diplomi-insinööri Jari Nikkisen fotoniikan alaan kuuluva väitöskirja Sub-100 ps Light Sources Based on Q-Switched Microchip Lasers tarkastetaan julkisesti Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) teknis-luonnontieteellinen tiedekunnassa keskiviikkona 22.11.2017 kello 12.00 alkaen Festian pieni sali 1:ssä FA032 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittäjänä toimii professori Valdas Pasiskevicius (KTH Royal Institute of Technology, Ruotsi). Tilaisuutta valvoo professori Mircea Guina TTY:n Optoelektroniikan tutkimuskeskuksesta.

Väitöskirja verkossa

Lisätietoja: Jari Nikkinen, puh. 040 845 7310, jari.nikkinen@tut.fi

Uutisen jättäjä: Sanna Kähkönen
Uutisen päivittäjä: Tuuli Laukkanen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, fotoniikka