Uusia menetelmiä nanomateriaalien valmistamiseen
Uudet nanomateriaalit ovat nykyisiä materiaaleja kestävämpiä, muokattavampia ja mahdollistavat monien sovellusten, kuten syöpähoitojen kehityksen. Nämä materiaalit vaativat kehittyneitä valmistusmenetelmiä, joita filosofian maisteri Turkka Salminen on tutkinut väitöskirjassaan.Nanoteknologia on monien elämänlaatuamme parantavien keksintöjen taustalla ja sen odotetaan mullistavan tapamme valmistaa ja käsitellä materiaaleja. Nanomateriaaleiksi kutsutaan rakenteita, jotka ovat kooltaan tyypillisesti yhden ja sadan nanometrin välillä. Tällainen materiaali voi käyttäytyä huomattavasti eri tavalla kuin meille arkipäiväiset kiinteät materiaalit. Materiaalin muuttuessa hienojakoisemmaksi materiaalin pinta-alan suhde sen tilavuuteen ja massaan kasvaa huomattavasti.
–Merkittävä osa materiaalien vuorovaikutuksesta ympäristönsä kanssa tapahtuu juuri pintojen kautta, minkä vuoksi kasvava pinta-ala vahvistaa vuorovaikutusta. Nanomateriaaleja voidaan siten hyödyntää esimerkiksi katalyytteinä nopeuttamassa kemiallisia reaktioita, kertoo Turkka Salminen.
Valon eri värit syntyvät nanopartikkelien kokoa muuttamalla
Kiinteät materiaalit poikkeavat ominaisuuksiltaan yksittäisistä atomeista ja molekyyleistä, joista ne muodostuvat. Nanomateriaalit ovat niin kooltaan kuin ominaisuuksiltaan jotain tältä väliltä. Lisäksi niiden ominaisuudet muuttuvat koon mukaan. Esimerkiksi valoa tuottavien materiaalien tapauksessa suuri kappale saattaa tuottaa punaista valoa, mutta saman materiaalin nanopartikkelien avulla voidaan tuottaa kaikkia näkyviä värejä vain partikkelien kokoa muokkaamalla.
TTY:n Optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa tutkittavan laserteknologian nopea kehitys on avannut uusia mahdollisuuksia materiaalien muokkaamiseen ja nanomateriaalien tuottamiseen lyhyiden ja intensiivisten laserpulssien avulla. Esimerkiksi pulssilaserhöyrystystä voidaan hyödyntää katalyyttisten nanomateriaalipinnoitteiden valmistuksessa. Tätä menetelmää Salminen tutki väitöstyössään.
–Höyrystämällä nesteeseen upotettuja kappaleita laserpulsseilla voidaan nanopartikkeleita valmistaa turvallisesti ja kustannustehokkaasti. Partikkelit jäävät nesteeseen eivätkä vapaudu ilmaan. Tämä vähentää merkittävästi valmistuksessa työskentelevien altistusta partikkeleille, joiden terveysvaikutuksia ei vielä täysin tunneta.
Salmisen mukaan nykyisin valtaosa nanopartikkeleista tuotetaan kemiallisesti syntetisoimalla, jolloin reaktioihin käytettyjen kemikaalien jäämät voivat aiheuttaa ongelmia erityisesti lääketieteeseen liittyvissä sovelluksissa. Monet tutkimuksissa havaitut haitat ovatkin liittyneet juuri näihin lisäaineisiin, eivät varsinaisten partikkeleiden ominaisuuksiin.
–Tutkimallani menetelmällä partikkeleita voidaan valmistaa suoraan puhtaista raaka-aineista ilman kemikaaleja ja siten tuottaa entistä puhtaampia nanomateriaaleja.
Väitöstilaisuus perjantaina 12.4.
Filosofian maisteri Turkka Salmisen fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Production of Nanomaterials by Pulsed Laser Ablation (”Nanomateriaalien valmistaminen pulssilaserhöyrystyksen avulla”) tarkastetaan Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 12.4.2013 kello 12 alkaen Sähkötalon salissa S1 (Korkeakoulunkatu 3, Tampere). Vastaväittäjänä toimii tohtori Philipp Wagener (University of Duisburg-Essen, Saksa). Tilaisuutta valvoo professori Tapio Niemi TTY:n Optoelektroniikan tutkimuskeskuksesta.
Turkka Salminen (35) on kotoisin Jämsänkoskelta ja työskentelee tutkijana TTY:n Optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa.
Lisätietoja: Turkka Salminen, puh. 0400 342 117, turkka.salminen@tut.fi
Väitöskirjaan voi tutustua osoitteessa: http://URN.fi/URN:ISBN:978-952-15-3051-7