Ionien kierrätys avaa tien raskaimpien alkuaineiden tutkimukseen
27.11.2025 07:05:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen (CERN) ISOLDE-laitoksen tutkijat ovat kehittäneet sähköstaattisen loukun ja lasereiden yhdistelmään perustuvan mittausmenetelmän, mikä voi auttaa selvittämään harvinaisimpien ja vähiten tunnettujen alkuaineiden kemiallisia ominaisuuksia. Myös Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen tutkija Mikael Reponen on ollut mukana laitteiston valmistelussa.
Aineen ominaisuudet ja käyttäytyminen määräytyvät sen mukaan, miten kemialliset alkuaineet liittyvät toisiinsa. Kemiallisista sidoksista vastaavat monimutkaiset elektronirakenteet on kartoitettu hyvin suurelle osalle 118 tunnetusta alkuaineesta. Sen sijaan jaksollisen järjestelmän ääripäähän sijoittuvien superraskaiden alkuaineiden kohdalla jopa yhden ominaisuuden mittaaminen on valtava haaste.
- Superraskaat alkuaineet ovat erittäin epävakaita, ja niitä voidaan tuottaa kiihdytinlaboratorioissa vain hyvin pieniä määriä, mikä tekee tutkimuksesta erityisen haastavaa. Jokainen mittaus vaatii äärimmäisen tarkkuutta ja huipputeknologiaa, selventää tutkimukseen osallistunut tutkimusinsinööri Mikael Reponen Jyväskylän yliopistolta.
Kahden peilinen välinen loukku
Elektroniaffiniteetti on energia, joka vapautuu, kun elektroni sitoutuu neutraaliin atomiin muodostaen negatiivisen ionin. Se on myös yksi alkuaineiden perustavanlaatuisimmista ominaisuuksista määrittäen, miten atomit muodostavat kemiallisia sidoksia.
- Tavanomaisissa elektroniaffiniteetin mittauksissa tutkittavan alkuaineen anionit lähetetään lasersäteen läpi. Laserin taajuutta säädetään siten, että löydetään tarkka energia, jonka yläpuolella anionin ylimääräinen elektroni irtoaa. Tämä energia vastaa neutraalin atomin elektroniaffiniteettia, kertoo Reponen.
Perinteisten mittausmenetelmien herkkyys ei kuitenkaan riitä epävakaiden superraskaiden alkuaineiden tutkimukseen, koska niitä voidaan tuottaa vain muutamia ioneja sekunnissa.
-CERN:ssa ISOLDE-laboratoriossa työskentelevä tutkimuskollaboraatiomme ratkaisi ongelman kehittämällä moniheijastavan lentoaikalaitteen (MIRACLS), jossa anioineita kierrätetään edestakaisin elektrostaattisten peilien välillä. Tämä menetelmä pidentää merkittävästi aikaa, jolla laserilla voidaan tutkia ioneja mahdollistaen tarkat mittaukset jopa äärimmäisen pienillä näytemäärillä, täsmentää Reponen.
MIRACLS yhdistää perustutkimuksen ja lääketieteelliset sovellukset
Menetelmän toimivuus todennettiin tässä työssä kloorilla, ja se avaa mahdollisuuden mitata elektroniaffiniteettia ydinkartan alueella, jossa kokeellista tietoa on tähän asti ollut lähes olemattomasti.
- Osallistuin jo aiemmin osana kollaboraatiota elektroniaffiniteettimittaukseen, joka suoritetiin käyttäen radionuklidihoidoille tärkeää 211-At isotooppia, ja nyt tämä uusi edistysaskel ei ainoastaan syvennä ymmärrystämme kemiallisista sidoksista, vaan sillä voi olla sovelluksia myös perustutkimuksessa ja lääketieteessä, esimerkiksi uusien hoitomuotojen kehittämisessä, iloitsee Reponen.
Tutkimus julkaistiin Nature Communications -lehdessä 3.11.2025.
Artikkelin tiedot:
-
Maier, F.M., Leistenschneider, E., Au, M. et al. Enhanced sensitivity for electron affinity measurements of rare elements. Nat Commun 16, 3.11.2025
-
Linkki artikkeliin: https://www.nature.com/articles/s41467-025-64581-x
-
Doi numero: https://doi.org/10.1038/s41467-025-64581-x
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tutkimusinsinööri Mikael Reponen, mikael.h.t.reponen@jyu.fi, +358503009375
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
Linkit
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
Jyväskylän yliopisto mukana ensimmäisessä superraskaan alkuaineen kemiallisen sidoksen mittauksessa9.10.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Kansainvälinen tutkimusryhmä on onnistunut ensimmäistä kertaa mittaamaan kemiallisen sidoksen vahvuuden superraskaan alkuaineen yhdisteessä. Jyväskylän yliopisto oli mukana tutkimuksessa, jossa selvitettiin seaborgiumin kemiallisia ominaisuuksia. Tulokset osoittavat, kuinka suhteellisuusteorian ennustamat relativistiset ilmiöt vaikuttavat kaikkein raskaimpien alkuaineiden kemiaan. Tutkimus on julkaistu Nature-lehdessä.
Tutkijoiden yö oli taas Suomen suurin tiedetapahtuma – yli 21 500 kävijää7.10.2026 11:05:00 EEST | Tiedote
Tutkijoiden yötä vietettiin syyskuun viimeisenä perjantaina 25.9.2026 kaikkiaan kahdeksalla paikkakunnalla Helsingistä Sodankylään. Hämeenlinnassa tapahtuma järjestettiin 2.10. Tapahtumassa saatiin uusia tiede-elämyksiä, kokeiltiin itse tutkimuksen tekemistä sekä keskusteltiin innostuneiden tieteentekijöiden kanssa. Mukana oli jälleen satoja tutkijoita ympäri Suomen. Kävijöitä päivän ja yön aikana erilaisiin tapahtumiin osallistui yhteensä yli 21 500. Tapahtuman teemana oli tänä vuonna uteliaisuus.
Valtakunnallinen hanke kehittää kyberturvallisuuden jatkuvaa oppimista 1,1 miljoonan rahoituksella5.10.2026 09:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopisto koordinoi 1,1 miljoonan euron hanketta, joka tähtää kyberturvallisuusalan jatkuvan oppimisen koulutuksen kehittämiseen Suomessa. Muut hankkeen toteuttajat ovat Helsingin yliopisto, Lappeenrannan-Lahden teknillinen yliopisto, Oulun yliopisto, Tampereen yliopisto, Turun yliopisto, Vaasan yliopisto ja Åbo Akademi. Hankkeen päätavoitteena on suunnata kyberturvallisuuskoulutusta aiempaa enemmän työelämän tarpeisiin jatkuvan oppimisen periaatteiden mukaisesti.
Tutkimus: Tekoälytaidot eivät yksin riitä – koulun pitäisi auttaa tekemään viisaita valintoja5.10.2026 07:45:00 EEST | Tiedote
Tekoälyn käyttöä opetellaan kouluissa, mutta miksi tekoälyyn liittyvää opetusta on tärkeä järjestää? Jyväskylän yliopiston tutkijoiden mukaan oppilaiden tekoälyosaamisen kehittäminen ei riitä, vaan heitä tulee samalla rohkaista pohtimaan, miten he itse haluavat käyttää tekoälyä ja millaisen roolin he sille omassa elämässään antavat.
Tutkimus, osaaminen ja työelämä kohtaavat Jyväskylän yliopiston Yrityspäivässä 8.10.20262.10.2026 08:01:00 EEST | Tiedote
Yritys- ja sidosryhmäpäivä on Jyväskylän yliopiston järjestämä verkostoitumistilaisuus, jossa pääsevät esille yritysten ja sidosryhmien osaaminen ja innovaatiot sekä yliopiston tutkijoiden osaaminen. Päivässä myös opiskelijat pääsevät tutustumaan alansa toimijoihin ja toimijat mahdollisiin tuleviin työntekijöihinsä. Yrityspäivässä ovat mukana kaikki Jyväskylän yliopiston tiedekunnat.
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