Kultananoklustereista uusia muokattavia materiaaleja nanoelektroniikkaan
Kultananoklustereista rakennetut uudet MOF-materiaalit voivat mullistaa nanoelektroniikan. Kansainvälisellä tutkimustyöllä onnistuttiin kehittämään neljä innovatiivista materiaalia, joiden sähkönjohtavuus ja puolijohdemainen käyttäytyminen avaavat uusia mahdollisuuksia elektronisten ominaisuuksien tarkkaan hallintaan.
Ryhmä kulta-atomeja, joita kutsutaan kultananoklustereiksi, voi käyttäytyä kuin yksittäiset atomit. Kun nämä klusterit liitetään toisiinsa kolmiulotteiseksi verkostoksi metalli-ionien avulla, syntyy uusia materiaaleja, joiden ominaisuuksia voidaan hienosäätää tarkasti eri käyttötarkoituksiin. Tällaisia materiaaleja kutsutaan klusteripohjaisiksi MOF-materiaaleiksi (MOF = metal-organic framework).
Materiaalien sähkönjohtavuus moninkertaistui
Pohangin yliopiston (Etelä-Korea) ja Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksen tuoreessa tutkimusyhteistyössä onnistuttiin valmistamaan neljä uutta MOF-materiaalia kultananoklustereista. Jyväskylän yliopiston laskennallisen nanotieteen professori Hannu Häkkisen johtama tutkimusryhmä vastasi näiden uusien MOF-materiaalien ominaisuuksien tutkimisesta laskennallisin keinoin.
- Havaitsimme tutkimuksessamme, että klustereiden välisen etäisyyden pienentäminen paransi materiaalin sähkönjohtavuutta jopa 31-kertaisesti, selventää laskennallisen nanotieteen professori Hannu Häkkinen Jyväskylän yliopistosta.
Klusteriverkostot mullistavat materiaalien suunnittelun
Tiheysfunktionaaliteoriaan perustuvat supertietokonelaskut osoittivat, että näiden materiaalien elektroniset ominaisuudet ovat lähellä perinteisiä puolijohdemateriaaleja. Tutkimus osoitti myös, että klustereita yhdistävän metalli-ionin elektronirakenne vaikuttaa merkittävästi materiaalin johtavuuteen.
- Yksittäisten kultaklustereiden ominaisuudet ovat jo hyvin tunnettuja ja tutkittuja. Klustereiden yhdistäminen verkostoiksi erilaisten metalli-ionien kautta mahdollistaa materiaalien suunnittelun ja niiden elektronisten ominaisuuksien muokkaamisen tarkasti. Erityisesti näiden materiaalien puolijohdemainen käyttäytyminen ja säädettävä johtavuus avaavat uusia mahdollisuuksia nanoelektroniikassa, kertoo väitöskirjatutkija Hanna Jääskö Jyväskylän yliopistosta.
Tutkimus osa kvanttialan tohtorikoulutuspilottia
Laskennallinen tutkimus oli osa Suomen kvanttilippulaivan tohtorikoulutuksen pilottiohjelmaa (Quantum Doctoral Pilot Programme, QDoc), jossa Hanna Jääskön väitöskirjaprojektin tavoitteena on tutkia klusteripohjaisia materiaaleja ja niiden mahdollisia sovelluskohteita esimerkiksi kvanttiteknologiassa ja kvanttimateriaaleina. Työn laskennallisessa osassa käytettiin Tieteen tietotekniikan keskuksen (CSC) Mahti-supertietokonetta.
Artikkelin tiedot:
-
Kim, S., Jääskö, H., Park, K. C., Malola, S., Häkkinen, H., & Park, S. S. Tuning the Electrical Properties through Metal-Ion-Mediated Assembly in Au25 Nanocluster- Based Frameworks. Journal of the American Chemical Society Vol. 147, p. 30803 (2025).
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Väitöskirjatutkija Hanna Jääskö, hanna.e.jaasko@jyu.fi
Laskennallisen nanotieteen professori Hannu Häkkinen, hannu.j.hakkinen@jyu.fi, +358400247973
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
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
Oppimisen tuen uudistus muuttaa koulujen arkea – tutkimus selvittää, miten uudistus toteutetaan kunnissa28.11.2025 06:30:00 EET | Tiedote
Esi- ja perusopetuksen oppimisen tukea uudistettiin vuonna 2025, kun aiempi kolmiportainen malli korvattiin ryhmäkohtaisilla ja oppilaskohtaisilla tukitoimilla. Tavoitteena on tarjota tukea aiempaa oikea-aikaisemmin ja matalammalla kynnyksellä, mutta käytännön toteutus ja resurssit vaihtelevat kunnittain. Jyväskylän yliopiston johtama tutkimushanke selvittää nyt, millaiseksi uudistus muotoutuu koulujen arjessa eri puolilla Suomea.
Ionien kierrätys avaa tien raskaimpien alkuaineiden tutkimukseen27.11.2025 07:05:00 EET | 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.
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.
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