Eurooppalainen jättirahoitus uusien kvanttimateriaalien tutkimukseen
Professori Peter Liljeroth on saanut Euroopan tutkimusneuvostolta miljoonarahoituksen kvanttimateriaalien kehittämiseen. Uusista materiaaleista toivotaan rakennusainesta toistaiseksi ennennäkemättömiin kvanttilaitteisiin.
Kvanttiteknologiasta hahmotellaan ratkaisua monenlaisiin ihmiskuntaa koetteleviin haasteisiin aina ilmastonmuutoksesta ja parantumattomista sairauksista koti-Suomen matavaan talouskehitykseen saakka. Uusi teknologia kuitenkin edellyttää uudenlaisia ja ennennäkemättömiä materiaaleja. Näiden tuottaminen on tutkijoille valtava haaste.
Pian alkava suomalainen jättiprojekti pyrkii kehittämään näitä kriittisiä rakennuspalikoita tulevaisuuden kvanttilaitteiden mahdollistamiseksi. Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professori, uuden Suomen kvanttilippulaivan johtaja Peter Liljeroth on saanut Euroopan tutkimusneuvostolta miljoonarahoituksen kvanttimateriaaleja koskevaan tutkimukseen. Hanke alkaa vuodenvaihteessa ja sen toivotaan tulevaisuudessa mahdollistavan teknologioita, joita ei vielä ehkä osata edes kuvitella.
Sanalla kvanttimateriaali ei viitata materiaaleihin siinä merkityksessä kuin käsite tavallisesti ymmärretään. Siinä missä esimerkiksi puu, muovi tai metalli itsessään ovat tavanomaisia materiaaleja, kvanttimateriaalilla puolestaan viitataan erityisiin sähköisiin ominaisuuksiin, joita tavanomaiset materiaalit voivat tiettyjen edellytysten täyttyessä saada.
Yksi esimerkki kvanttimateriaalista on suprajohde, jota luonnehtii sen kyky johtaa sähköä täysin ilman vastusta. Suprajohtavuus astuu kuvaan silloin, kun aineen – esimerkiksi elohopean – lämpötila lähestyy absoluuttista nollapistettä. Suprajohteet on tunnettu jo yli sata vuotta ja niitä käytetään rutiininomaisesti esimerkiksi magneettikuvantamisessa.
Uusiakin kvanttimateriaaleja kuitenkin tarvittaisiin. Ongelma on, että niitä on helpompi keksiä teoriassa kuin valmistaa käytännössä. Tämä johtuu siitä, että vaikka kvanttimateriaalien raaka-aineiksi tarvittavia aineita löytyykin luonnosta, kvanttiominaisuuksia niillä ilmenee vasta, kun niiden elektronit saadaan vuorovaikuttamaan sopivasti.
“Olisi hirveän kätevää, jos tähän olisi systemaattinen menetelmä. Näin pystyisimme tekemään ja tuunaamaan uusia kvanttimateriaaleja”, Liljeroth kuvaa tutkimuksen tavoitetta.
Liljerothin tutkimusryhmän erityinen tutkimuskohde ovat niin sanotut kaksiulotteiset (2D-) heteromateriaalit. Niiden valmistamiseksi tutkijat tuovat yhteen kaksi ohuen ohutta – vain yhden tai muutaman atomin paksuista – kerrosta materiaaleista, jotka normaalisti eivät esiinny yhdessä. Näin syntyvässä keinotekoisessa materiaalissa tutkijat pystyvät hallitsemaan elektronien vuorovaikutuksia, ja sen seurauksena uuden materiaalin ominaisuudet ovat enemmän kuin osiensa summa.
Monenlaisia sovelluksia
Vaikka uusien kvanttimateriaalien käyttötarkoitusta voi vasta hatarasti arvailla, inspiraatiota ajatusleikkiin voi etsiä nykyisistä kvanttilaitteista.
Näistä tunnetuimpia lienevät kvanttitietokoneet, joiden laskentatehon ajatellaan tulevaisuudessa olevan astronominen suhteessa tavallisiin tietokoneisiin. Ja silti ne nykyisellään ovat, Liljerothin luonnehdinnan mukaan, vielä “kehittymättömiä, pienen skaalan kvanttitietokoneita”, joita riivaavat monenlaiset ongelmat. Uudentyyppiset kvanttimateriaalit saattaisivat ratkaista haasteita mahdollistamalla uudenlaisten kubittien – eli kvanttitietokoneiden bittien – rakentamisen.
Toisaalta kvanttitietokoneet ovat vain yksi esimerkki kvanttilaitteista, ja vaikkapa kvanttisensorit eli huippuherkät mittauslaitteet mahdollistavat jo nyt muun muassa lämpösäteilyn mittaamista tasolla, josta vähän aikaa sitten voitiin vain unelmoida.
Viisivuotinen projekti sai Euroopan tutkimusneuvostolta 2,5 miljoonan rahoituksen. Tutkimuksessa hyödynnetään OtaNanon tutkimusinfrastruktuuria.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Peter Liljeroth
Professori, Aalto-yliopisto
peter.liljeroth@aalto.fi
050 363 6115
Kuvat
Linkit
Tietoa julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
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 Aalto-yliopisto
Miehet, ruotsinkieliset ja maisterin tutkinnon suorittaneet omistavat eniten listaamattomien yritysten osakkeita5.11.2024 14:15:00 EET | Tiedote
Ensimmäisessä kattavassa selvityksessä suomalaisten henkilöomisteisten listaamattomien osakeyhtiöiden omistajista selvisi muun muassa se, että vain kolme prosenttia väestöstä omistaa näiden yhtiöiden osakkeita.
EMB 4.11. klo 22: Vauraiden maiden naudanlihan tuotannon maltillisella vähennyksellä olisi valtavat ilmastohyödyt – vastaa kolmen vuoden globaaleja fossiilisia päästöjä4.11.2024 22:00:00 EET | Tiedote
Uusi tutkimus osoittaa, että metsien uudelleenkasvatus sellaisilla laidunmailla, jotka ovat aiemmin olleet metsiä, auttaisi saavuttamaan merkittäviä ilmastohyötyjä ilman tarvetta suurille muutoksille globaalissa ruokajärjestelmässä.
Ammoniakista uusi vihreä energiaratkaisu? Tutkimusprojekti sai miljoonarahoituksen23.10.2024 10:01:00 EEST | Tiedote
Ammoniakista povataan teollisuuteen vihreän vedyn varastointimenetelmää ja merenkulkuun puhdasta polttoainevaihtoehtoa. Sen käyttöön liittyy kuitenkin monia kysymyksiä, joita selvitetään yliopistojen ja teollisuuden yhteisessä tutkimushankkeessa.
Kutsu medialle: Kielitaito ratkaisuna osaajapulaan – ajankohtaisia puheenvuoroja kansainvälisessä Suomessa23.10.2024 08:31:01 EEST | Kutsu
Pitääkö Suomessa osata suomea? Miten työpaikoilla voidaan tukea kotimaisten kielten taitoa? Suomen kansainvälistyvillä työmarkkinoilla tarvitaan toimivia käytänteitä monikielisyyden tukemiseen ja kotimaisten kielten oppimiseen.
OP Ryhmän Tutkimussäätiön rahoittama hanke selvittänyt pankkiirien sukulaisten sijoitusintoa, ulkonäön vaikutusta palkkaukseen, varjopankkitoimintaa ja paljon muuta10.10.2024 07:45:00 EEST | Tiedote
Aalto-yliopiston, Jyväskylän yliopiston ja Vaasan yliopiston toteuttama kolmivuotinen tutkimushanke on pureutunut rahoitusalaan ja rahoitusinstituutioihin tavanomaista syvemmälle. Hankkeen eri tutkimuksissa onkin jo paljastunut paljon perinteisen pankkitutkimuksen yli ulottuvaa – ja yhtä lailla arvokasta – tietoa.
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