Väitös 15.9.2023: Ratkaisuja nanomateriaalien mittaustulosten tarkkuuden parantamiseksi (Kinnunen)
Pienikokoisten nanomateriaalien mittaaminen on haastava prosessi, joka voi helposti johtaa virheellisiin mittaustuloksiin. FM Virva-Tuuli Kinnunen tutki kemian väitöskirjassaan pienikokoisten nanomateriaalien määrittämistä, sekä kehitti uusia ratkaisuja mittaustulosten tarkkuuden parantamiseksi.
Nanomateriaalit ovat erittäin pienikokoisia materiaaleja, jotka voivat olla jopa 100 000 kertaa hiuksen paksuutta pienempiä. Pienen kokonsa vuoksi niillä esiintyy erikoisia fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, joita ei havaita lainkaan isomman partikkelikoon omaavilla vastaavilla materiaaleilla. Juuri nämä ominaisuudet tekevät niistä äärimmäisen houkuttelevia erilaisiin nykypäivän ja tulevaisuuden käyttökohteisiin.
Nanomateriaalit eivät kuitenkaan ole ainoastaan ihmisen keksimä tuote, vaan luonnollisia nanomateriaaleja on ollut olemassa aikojen alusta lähtien.
- Tällaisia ovat esimerkiksi metsäpaloissa ja tulivuorenpurkauksissa syntyvän savun ja tuhkan sisältämät yhdisteet, kertoo FM Virva-Tuuli Kinnunen.
Nanoteknologian kehittymisen seurauksena erilaisia nanomateriaaleja on kuitenkin ryhdytty valmistamaan teollisessa mittakaavassa, ja laboratorio-oloissa niiden ominaisuuksia voidaan lähes rajattomasi muokata tiettyihin tarkoituksiin. Nykyään nanomateriaalien ominaisuuksia hyödynnetäänkin laajasti niin teollisuudessa kuin tavallisissa kuluttajille suunnatuissa tuotteissakin, kuten elektroniikassa, kosmetiikassa ja tekstiileissä.
Nanomateriaalit uhka ympäristölle tai terveydelle?
Nanomateriaalien käyttöön saattaa kuitenkin liittyä riskejä, sillä toistaiseksi niiden ympäristö- ja terveysvaikutuksia ei vielä tunneta täysin. Mahdollisten haittavaikutusten selvittämiseksi näiden materiaalien käyttäytymistä ympäristössä sekä niiden vaikutuksia eläviin organismeihin tuleekin tutkia lisää.
Pienikokoisten nanomateriaalien tutkiminen vaatii äärimäisen herkkiä analyysitekniikoita, joista yksittäispartikkeli induktiivisesti kytketty plasma-massaspektrometri on yksi esimerkki. Tällä tekniikalla voidaan määrittää näiden materiaalien käyttäytymistä ja vaikutuksia sääteleviä ominaisuuksia erilaisista näytteistä, kuten partikkelikoko, konsentraatio ja liuenneessa muodossa olevan analyytin pitoisuus.
Luotettavat mittaustulokset vaativat tarkkuutta
Erittäin pienikokoisten nanomateriaalien mittaaminen on haastavaa, ja monet eri tekijät voivat johtaa helposti virheellisiin tuloksiin. Tässä väitöskirjassa kehitettiin näytteiden esikäsittelyyn ja mittausolosuhteiden parantamiseen erilaisia ratkaisuja, joiden avulla nanomateriaalien määrityksen tarkkuutta pystyttiin merkittävästi parantamaan. Mittauslaitteen kykyä havaita entistä pienempiä nanopartikkeleita tehostettiin mittausparametrien optimoinnilla, jossa hyödynnettiin tilastollista koesuunnittelua.
- Optimoinnilla laitteen herkkyyttä saatiin merkittävästi kasvatettua, minkä ansiosta nanopartikkeleiden koko ja konsentraatio pystyttiin tarkemmin määrittämään, selittää Kinnunen.
Tutkimuksessa kehitettiin lisäksi kaksi helppokäyttöistä näytteen esikäsittelymenetelmää, joilla mittausta häiritsevän liuenneen hopean pitoisuutta pystyttiin tehokkaasti vähentämään. Näissä hyödynnettiin erilaisia kiinteäfaasiuuttomateriaaleja joko sellaisenaan, tai sidottuna 3D-tulostettuihin kemiallisesti aktiivisiin sieppareihin. Näytteen esikäsittelyn ansiosta nanomateriaalien ominaisuudet pystyttiin määrittämään entistä tarkemmin jopa haastavista ympäristönäytteistä, kuten humuspitoisista jokivesistä.
FM Virva-Tuuli Kinnusen väitöskirjan “Improving the accuracy of single particle ICP-MS analyses of Au and Ag nano-particles” tarkastustilaisuus järjestetään 15.9.2023 klo 12 Ylistönrinteellä salissa Kem4. Vastaväittäjänä toimii Associate Professor Katrin Löschner (Technical University of Denmark) ja kustoksena yliopistonlehtori Rose Matilainen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Julkaisutiedot
Väitöskirja “Improving the accuracy of single particle ICP-MS analyses of Au and Ag nano-particles” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/88554
Yhteyshenkilöt
Iida KällroosTekninen avustajaViestintä ja yhteisöllisyys
Puh:0505957781iida.i.kallroos@jyu.fiJyväskylän 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
Väitös: Julkisen sektorin IT-hankkeet kaatuvat usein rakenteellisiin ongelmiin - ratkaisuna modulaariset järjestelmät ja läpinäkyvyyden lisääminen17.12.2025 12:00:00 EET | Tiedote
Reetta-Kaisa Kukkonen selvitti väitöstutkimuksessaan, etteivät julkisen sektorin IT-hankkeiden ongelmat johdu teknisen osaamisen puutteesta, vaan hallinnon rakenteellisista ongelmista. Siiloutuminen, tiedonkulun katkokset ja jäykät hankintakäytännöt johtavat hankintoihin, joissa järjestelmistä tulee helposti jäykkiä, vaikeasti muokattavia ja kalliita ylläpitää. Ratkaisuksi Kukkonen esittää modulaarisempiä järjestelmiä ja hankintatiedon suurempaa läpinäkyvyyttä.
Jyväskylän yliopisto sai lähes 300 000 euroa kahteen kognitiivista turvallisuutta ja kriisinkestävyyttä tukevaan hankkeeseen17.12.2025 08:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunta sai lähes 300 000 euroa rahoitusta kahteen yhteiskunnallista kriisinkestävyyttä ja kognitiivista turvallisuutta tukevaan hankkeeseen. Hankkeissa kehitetään nuorille tarkoitettu digitaalinen peli sekä rakennetaan suomen kokonaisturvallisuutta tukeva kognitiivisen turvallisuuden barometri. Hankkeita rahoittavat NordForsk ja Maanpuolustuksen tieteellinen neuvottelukunta (MATINE).
Uusi koneoppimismalli ennustaa proteiinien sitoutumisen kultananoklustereihin – mahdollistaa uuden sukupolven biolääketieteellisten nanomateriaalien kehittämisen17.12.2025 07:05:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksen tutkijat ovat kehittäneet edistyksellisen laskennallisen mallin, joka voi nopeuttaa nanomateriaalien käyttöä biolääketieteellisissä sovelluksissa. Tutkimuksessa esiteltiin ensimmäinen yleistettävissä oleva koneoppimisen malli, joka pystyy ennustamaan proteiinien vuorovaikutuksen kultananoklusterien kanssa. Näitä materiaaleja käytetään laajasti biolääketieteen kuvantamisessa, biosensoreissa ja kohdennetussa lääkeannostelussa.
Pitkäaikainen liikunta suojaa metaboliselta oireyhtymältä, mutta aloittaminen kannattaa myös myöhemmin17.12.2025 06:30:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston pitkittäistutkimuksen mukaan läpi aikuisuuden liikunnallisesti aktiiviset henkilöt kärsivät selvästi harvemmin metabolisesta oireyhtymästä kuin ne, jotka liikkuvat vähän. Liikunta, erityisesti lihaskuntoharjoittelu, myöhäisaikuisuuden alussa voi kuitenkin lieventää aikaisemmasta liikkumattomuudesta aiheutuneita riskejä. Tutkijat korostavat, ettei koskaan ole liian myöhäistä aloittaa liikkumista.
Kävelyvaikeudet eivät estä liikkumista - myös hidas kävely voi rasittaa iäkästä henkilöä16.12.2025 13:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tuore tutkimus osoittaa, että hidas kävely voi tuntua raskaalta iäkkäille henkilöille, vaikka se ei näy aktiivisuusmittareissa. Kävelyvaikeudet vaikuttavat ennen kaikkea kävelynopeuteen, mutta eivät välttämättä lyhennä kävelyn kestoa. Tutkija kannustaa jatkamaan kävelyä omaan tahtiin.
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