Kohti täysin optista piiriteknologiaa - Tampereen teknillinen yliopisto

Kohti täysin optista piiriteknologiaa

Gaetano Assanto pitää TTY:tä innostavana työympäristönä. Hänen toiveensa on nelivuotisella FiDiPro-kaudellaan luoda yliopistolle oman erityisalansa pysyvää asiantuntemusta.

Optiikka ja fotoniikka ovat TTY:n kärkialoja, joiden tutkimusta vahvistaa nyt FiDiPro-professori Gaetano Assanto. Hän on yksi maailman johtavista tutkijoista nestekidemateriaalien epälineaarisen valon alalla. 

Suomen Akatemian rahoittamassa FiDiPro-projektissa tutkitaan nestekiteiden optisia perusominaisuuksia, muokataan niiden ominaisuuksia muiden materiaalien avulla ja haetaan niille uusia sovelluksia fotoniikan laitteissa.

Rooman Roma Tre -yliopiston optoelektroniikan professorin Gaetano Assanton keskeinen tutkimuskohde ovat nemaattisissa nestekiteissä esiintyvät spatiaaliset solitonit. Ne ovat aaltopaketteja, jotka eivät tavallisten aaltojen tavoin leviä, vaan etenevät epälineaarisessa aineessa muotonsa ja kokonsa säilyttäen. Assanto on antanut tällaisille solitoneille nimen nematicons.

Professori Gaetano Assanto

  • FiDiPro-professori TTY:n fysiikan laitoksella 2014–2017.
  • Optoelektroniikan professori Roma Tre -yliopistossa Roomassa Italiassa vuodesta 1992.
  • Koulutus: PhD optisissa tieteissä (EE), Palermon yliopisto ja Arizonan yliopisto, 1987.
  • Tutkimuskohteet: Epälineaarinen optiikka, täysin optinen kytkentä, epälineaarinen integroitu optiikka, parametriset ilmiöt, spatiaaliset solitonit, germanium-pii-valoilmaisimet. 
  • Perhe: Vaimo ja 5-vuotias tytär, sekä 29-vuotias tytär, joka asuu Italiassa.
  • Harrastukset: vaellus, grillaus, matkustus, moottoripyöräily.
  • Wow: Fysiikka oli Assanton unelma-ala, mutta vanhemmat toivoivat hänen opiskelevan jotain konkreettisempaa. Hän ehti turhautua sähkötekniikkaan, ydinvoimatekniikkaan ja filosofiaan ennen kuin sittenkin päätti omistautua optiselle fysiikalle – kokeellisen psykologian professorinsa suosituksesta.

– Solitoneja voidaan tuottaa kohdistamalla nestekidemateriaaliin voimakasta valoa. Sähkömagneettinen säteily saa pitkänomaiset nestekidemolekyylit suuntautumaan uudelleen, jolloin materiaalin optiset ominaisuudet muuttuvat ja aaltojohteet syntyvät.

– Solitonit muodostavat valon avulla itselleen optisen kuidun, jota pitkin pystytään ohjaamaan, reitittämään ja välittämään optista informaatiota. Ne voivat luoda perustan uuden sukupolven fotonisille piireille, joissa valo korvaa elektroniikassa nykypäivänä käytettävän sähkön.

Valtavat hyödyntämismahdollisuudet

Assanto on perustanut TTY:n fysiikan laitokselle oman tutkimusryhmän. Se toimii yhteistyössä optiikan laboratorion nykyisten tutkijoiden kanssa ja laajentaa laitoksen epälineaarisen optiikan tutkimusta uuteen suuntaan.

– Aloitamme parhaillaan laboratoriokokeita, joissa pyrimme vahvistamaan nestekidemateriaalin optista vastetta polymeerien avulla ja rakentamaan teknologia-alustan valon avulla määritellyn integroidun optiikan tutkimukselle. Tutkimme myös solitoneja vahvistavia aktiivisia lisäaineita.

– Lisäksi tutkimuksen odotetaan lisäävän ymmärrystä fysiikan perusilmiöistä, kuten ei-lokaaleista ilmiöistä, roistoaalloista ja pitkän kantaman vuorovaikutuksista.

Tällä hetkellä nestekiteitä hyödynnetään yleisimmin esimerkiksi televisioiden ja tietokoneiden näyttöteknologioissa. Lisäksi niiden avulla voidaan säätää valon ominaisuuksia myös muuten ja toteuttaa esimerkiksi modulaattoreita, sensoreita ja optisia tietoliikennekomponentteja.  

– Tutkimuksen tavoitteena on löytää nestekidemateriaaleihin perustuvia uusia fotoniikan sovelluksia.

Valon hallintaan perustuvia sovelluksia voidaan hyödyntää eri toimialoilla rajattomasti. Fotoniikka onkin yksi nopeimmin kasvavia teollisuuden aloja maailmalla ja Suomessa. Yksin informaatioteknologiassa valo voisi moninkertaistaa tiedonsiirron ja -käsittelyn nopeuden ja lisätä merkittävästi energiatehokkuutta.

– Nestekidemateriaalit voivat olla mahdollistamassa tulevaisuuden täysin optista signaalinkäsittelyä, sanoo Assanto.

Päivittäjä: Merja Jaaksi, 21.12.2015 11:26.
Sisällöstä vastaa: Laukkanen Tuuli
Asiasanat: tiede ja tutkimus, palvelut ja yhteistyö, näkyvyys ja viestintä, fidipro