Väitös: Uudenlaisia hybridifotoniikkapiirejä kaasujen ja biomarkkereiden energiatehokkaaseen havaitsemiseen

Perinteisesti PICit ovat olleet keskeisessä asemassa optisessa viestinnässä, mutta Samu-Pekka Ojasen väitöskirja siirtää painopisteen näiden teknologioiden hyödyntämiseen anturiteknologiassa, erityisesti 2–4 µm aallonpituusalueella. Tämä spektrialue on keskeinen metaanin ja hiilidioksidin kaltaisten kaasujen sekä tärkeiden biomarkkereiden, kuten glukoosin ja maitohapon, tarkassa mittaamisessa. Perinteiset optiset anturit ovat usein suurikokoisia, kalliita ja kuluttavat paljon energiaa, mikä rajoittaa niiden mahdollisuuksia reaaliaikaiseen seurantaan ja tarkkoihin mittauksiin eri sovelluksissa. 

– Integroimalla laser-valonlähteitä PICeihin voidaan selättää perinteisten antureiden rajoitukset ja toteuttaa erittäin herkkiä ja tarkkoja mittauksia, Ojanen selittää.

Tutkimuksessaan Ojanen esittelee innovatiivisia hybridilaser-valonlähteitä, jotka yhdistävät GaSb-pohjaisia III/V-puolijohdemateriaaleja pii- ja piinitridialustojen kanssa. Tämä yhdistelmä mahdollistaa erittäin herkän kaasujen havaitsemisen. Hybridilasereilla voidaan kehittää kompakteja ja edullisia antureita, jotka mahdollistavat reaaliaikaisen ympäristökaasujen seurannan.

– Laajojen anturiverkostojen käyttöönotto voisi merkittävästi tehostaa ilmanlaadun ja kasvihuonekaasupäästöjen valvontaa, Ojanen toteaa.

Terveydenhuollossa hybridilaserit voisivat mullistaa diagnostiikan mahdollistamalla biomarkkereiden, kuten glukoosin, reaaliaikaisen ja ei-invasiivisen seurannan. Tämä tarjoaisi käytännöllisemmän ja potilasystävällisemmän vaihtoehdon perinteisille verikokeille, samalla parantaen potilaiden sitoutumista jatkuvaan seurantaan.

– Biomarkkereiden reaaliaikainen seuranta voisi merkittävästi parantaa hoitotuloksia, mahdollistamalla sairauden varhaisen tunnistamisen ja tehokkaamman hallinnan, Ojanen huomauttaa.

Samu-Pekka Ojanen suoritti väitöskirjatutkimuksensa Optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa (ORC) professori Mircea Guinan ohjauksessa. Hänen väitöskirjansa valmistui osana Tampereen yliopiston Teollisuuden tutkijakoulun DSII-ohjelmaa ja sai suoraa rahoitusta Vaisalalta.

Väitöstilaisuus torstaina 5. syyskuuta

Diplomi-insinööri Samu-Pekka Ojasen fotoniikan alaan kuuluva väitöskirja Multiwavelength Photonic Integrated Lasers with Emission at 2–3 µm, tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa torstaina 05.09.2024 kello 13:00 Hervannan kampuksella, Festia-rakennuksen salissa FA032 Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere).  

Vastaväittäjänä toimii tohtori Borislav Hinkov Silicon Austria Labsista (Itävalta). Kustoksena toimii dosentti Jukka Viheriälä Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.