Nanoklusterien pintakemia ohjaa uudenlaisten toiminnallisten materiaalien kasvua
Tavallinen kiinteä aine koostuu kidehilaan järjestyneistä atomeista. Atomien kemiallinen luonne ja kidehilan järjestys määrittävät aineen ominaisuudet, esimerkiksi sen, onko aine metalli, puolijohde vai sähköinen eriste.
Ulkoiset olosuhteet, kuten lämpötila tai hyvin korkea paine, voivat muuttaa kidehilan järjestystä. Näin esimerkiksi sähköisesti eristävästä materiaalista voidaan saada aikaan sähköä johtava metallinen materiaali.
Keinotekoisesti voidaan valmistaa niin sanottuja metamateriaaleja, joissa kidehilaan järjestyneet aineen rakennuspalikat ovat yksittäistä atomia suurempia kokonaisuuksia.
Nyt julkaistussa tutkimuksessa valmistettiin yhden nanometrin kokoisia, rakenteeltaan tunnettuja ja veteen liukenevia 25 kulta-atomin klustereita, joiden pinnalla on metallia suojaavia ligandimolekyylejä. Kun vesiliuokseen lisättiin klustereiden pinnalle heikosti tarttuvia molekyylejä (tetra-alkyyliammonium-ioneja), klusterit muodostivat noin mikrometrin kokoisia täydellisesti järjestyneitä kiteitä.
Kun kiteiden rakennetta tutkittiin elektronimikroskoopilla, niiden havaittiin koostuvan tiiviisti pakkautuneista klusterien ”rihmoista”, joissa yksittäiset klusterit olivat liittyneet toisiinsa lyhyillä ”kultaketjuilla”.
Klustereiden pinnalle tarttuvien molekyylien kokoa muuttelemalla voitiin vaikuttaa siihen, minkä kokoisia ja minkä muotoisia kidemateriaaleja saatiin kasvatettua.
Jyväskylän yliopiston laskennallisen nanotieteen ryhmän tutkijat analysoivat klusterimateriaaleista otettuja mikroskooppikuvia käyttäen kuvantunnistusmenetelmiä, rakensivat atomaarisen mallin kiteelle ja simuloivat klusterien pinnoilla tapahtuvia molekulaarisia vuorovaikutuksia, jotka selittävät havaitun rihmamaisen rakenteen syntymisen. Näin voitiin selvittää makroskooppisten materiaalien kasvuun liittyviä prosesseja lähtien atomitason kemian kuvauksesta.
”Tutkimuksessa käytettyjen kultaklustereiden atomirakenne on ollut tunnettu vuodesta 2008 lähtien, mutta vasta nyt olemme saaneet selville miten yksittäiset klusterit muodostavat makroskooppisia järjestyneitä metamateriaaleja ja miten materiaalien kasvuun voi vaikuttaa klustereiden pintakemiaa säätelemällä”, kertoo laskennallisen nanotieteen tutkimusryhmää johtava professori Hannu Häkkinen Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksesta.
”Tuloksemme ovat tärkeitä tutkijayhteisölle, joka haluaa ymmärtää, miten metamateriaaleja voidaan kasvattaa ja muokata esimerkiksi optisiin tai nanolääketieteen sovelluksiin.”
Tutkimuksessa käytetyt klusterimateriaalit valmistettiin Singaporen kansallisessa yliopistossa ja mikroskopiakuvaukset tehtiin KAUST-yliopistossa Saudi-Arabiassa. Tutkimus julkaistiin arvostetussa Nature Chemistry -lehdessä 10.11.2022.
Julkaisu: https://www.nature.com/articles/s41557-022-01079-9
Lisätietoja:
Professori Hannu Häkkinen, hannu.j.hakkinen@jyu.fi, +358 400 247 973
Laskennallisen nanotieteen tutkimusryhmä, Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskus: https://r.jyu.fi/zA7
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tanja HeikkinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 472 1162tanja.s.heikkinen@jyu.fiKuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Jyväskylän yliopisto
Liikuntatieteellinen tiedekunta listattiin maailman parhaiden joukkoon – ShanghaiRankingissa sijoitus 25.8.1.2026 07:00:00 EET | Tiedote
ShanghaiRanking on laittanut jälleen kerran järjestykseen maailman parhaat liikuntatieteelliset yliopistoyksiköt. Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan sijoitus on listalla 25. Sijoitus kertoo tiedekunnan erinomaisesta tasosta, sillä listalla on 300 liikuntatieteiden alan yksikköä yliopistoista ympäri maailman.
Väitös: Euroopan keskuspankki suhtautui viestinnässään selvästi vakavammin inflaation ylityksiin tavoitetasosta kuin alituksiin7.1.2026 11:16:58 EET | Tiedote
KTM Joni Heikkinen tutki Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun taloustieteen väitöskirjassaan kotitalouksien odotuksia sekä viestinnän merkitystä makrotaloudessa. Väitöskirjan keskeinen tulos koskee Euroopan keskuspankin rahapoliittista viestintää, jonka mukaan EKP:n suhtautuminen inflaation poikkeamiin oli epäsymmetristä vanhan rahapoliittisen strategian aikana vuosina 1999–2021. Tuolloin inflaation ylityksiin hintavakaustavoitteesta suhtauduttiin selvästi vakavammin kuin sen alituksiin. Lisäksi väitöskirja osoittaa, että median sävy on yhteydessä inflaatio-odotuksiin eri väestöryhmissä, ja että verkkohakudata tarjoaa lisäinformaatiota lyhyen aikavälin talouskehityksen ennakointiin.
Ensimmäisen luokan opettajat hyötyivät kaksivuotisen esiopetuksen kokeilun digitaalisesta arviointipalautteesta5.1.2026 08:30:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston sekä Turun yliopiston tutkijat ovat selvittäneet opettajien ja rehtoreiden näkemyksiä heille toimitetusta kaksivuotisen esiopetuksen kokeilun digitaalisesta oppilaspalautteesta. Arviointipalaute sisälsi tietoa kokeiluun osallistuneiden oppilaiden luku- ja laskutaidosta sekä sosioemotionaalisista taidoista ensimmäisellä luokalla. Tulokset esitettiin oppilas- ja luokkatasoisesti suhteessa koko ikäluokkaan. Erityisesti uransa alkuvaiheessa olevat opettajat ja rehtorit hyötyivät saamastaan arviointipalautteesta. Lisäksi selvitettiin, missä määrin rehtorit hyödyntävät koulukohtaista koostetietoa tietojohtamisen tukena. Rehtoreiden tiedolla johtamisen käytännöissä olisi raportin mukaan vielä kehitettävää.
Väitös: Psykologinen joustavuus tukee urheilijoiden hyvinvointia (Ronkainen)5.1.2026 07:30:00 EET | Tiedote
Kuuden viikon psykologisen joustavuuden harjoittelu voi parantaa urheilijoiden psyykkistä hyvinvointia sekä vähentää stressioireita, selviää PsM Hannaleena Ronkaisen väitöstutkimuksen tuloksista. Ronkainen väittelee psykologian tohtoriksi Jyväskylän yliopistossa perjantaina 16.1.2026.
Haku JYU:n englanninkielisiin ohjelmiin alkaa – uutuutena kansainvälinen it-alan kandiohjelma2.1.2026 08:00:00 EET | Tiedote
Kevään 1. yhteishaussa on haettavana 20 kansainvälistä maisteriohjelmaa sekä kaksi kandidaattiohjelmaa Jyväskylän yliopiston kuudesta tiedekunnasta. Haku alkaa 7.1.2026 klo 8.00 ja päättyy 21.1.2026 klo 15.00.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme