Ionien kierrätys avaa tien raskaimpien alkuaineiden tutkimukseen

27.11.2025 07:05:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote

Jaa

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.

Tutkimukseen osallistui tutkimusinsinööri Mikael Reponen Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta.

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

cern isolde elektroniaffiniteetti miracls ydinfysiikka fysiikka kiihdytinlaboratorio atomiydin tutkimus jyväskylän yliopisto

Yhteyshenkilöt

Tutkimusinsinööri Mikael Reponen, mikael.h.t.reponen@jyu.fi, +358503009375

Elina LeskinenViestinnän asiantuntija

Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fi

Kuvat

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

Arto Hautala on Jyväskylän yliopiston uusi ja Suomen ainoa fysioterapian professori27.11.2025 06:30:00 EET | Tiedote

Arto Hautala aloitti 1.11.2025 fysioterapian ja kuntoutuksen professorina Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisessä tiedekunnassa. Professuuri on tällä hetkellä alan ainoa Suomessa.Julkaistu 26.11.2025

Kiertotalous varmistaa kriittisten metallien saatavuuden – Tutkijoiden video kertoo, kuinka jätteestä syntyy seuraavan sukupolven materiaaleja26.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote

Kiertotalous tarjoaa ratkaisuja kriittisten metallien saatavuuden turvaamiseen. Uudella videolla Jyväskylän ja Turun yliopiston asiantuntijat kertovat, miten teollisuuden jäte- ja sivuvirroista voidaan kierrättää arvokkaita metalleja hyödyntämällä innovatiivista 3D-filtteriteknologiaa sekä yhdisteitä, joita käytetään talteenotossa ja uusien materiaalien valmistuksessa.

Väitös: Yhteisöohjautuvuus mahdollistaa tiimin joustavan toiminnan yhteisten tavoitteiden saavuttamiseksi (Keronen)26.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote

Yhteisöohjautuvuudella voidaan tukea työntekijöiden motivaatiota ja hyvinvointia sekä organisaation tavoitteita kestävällä tavalla. Tämä edellyttää yksilöiden aloitteellisuutta ja aktiivisuutta sekä yhteisöllisiä työn tekemisen tapoja. Jyväskylän yliopistossa tarkastettavassa väitöskirjassa avataan, miten yhteisöohjautuvuus rakentuu työntekijöiden välillä ja miten yhteisöohjautuvuutta tuetaan työssä tapahtuvissa oppimistilanteissa lähijohtamisen keinoin.

Kirjoitan, koska haluan! -kirjoituskilpailun voittajat on julkaistu25.11.2025 18:00:00 EET | Tiedote

Kirjoitan, koska haluan! -kirjoituskilpailu on päättynyt, ja voittajat on julkistettu Jyväskylän kirjamessuilla. Määräaikaan mennessä saimme aivan loistavia nuorten kirjoituksia sekä 13–16-vuotiaiden että 17–20-vuotiaiden sarjaan. Tavoitteena oli saada mielenkiintoisia kirjoitelmia teemalla “tarinoita nuorilta nuorille” ja siinä onnistuimme kirjoituskilpailun myötä mainiosti. VoiceBooks -kustantamo on tehnyt voittajateoksista äänikirjat ja ne ovat kuunneltavissa LoadMyBook-äänikirjasovelluksen kautta Jyväskylän yliopiston hallinnoimassa Peda.net-ympäristössä.

Väitös: Digitaalisten palveluiden kehittäminen jatkuvana prosessina auttaa parantamaan asiakaskokemusta ja kilpailukykyä25.11.2025 15:30:00 EET | Tiedote

KTM Jenny Elo tutki väitöskirjassaan digitaalisten palveluiden kehittämistä jatkuvana prosessina. Tutkimus auttaa laajentamaan näkökulmaa sisäisten prosessien tehostamisesta kohti ulospäin suuntautuvaa, asiakas- ja arvolähtöistä digipalvelujen uudistamista. Lisäksi se tarjoaa keinoja tarkastella, tukeeko nykyinen organisoituminen jatkuvaa kehittämistä sekä keinoja tunnistaa jännitteitä, jotka vaikuttavat jatkuvuudessa onnistumiseen.

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