Väitös: Piipinnan päälle valmistetut DNA-origami hilat avaavat mahdollisuuksia ison mittakaavan nanovalmistukselle (Parikka)
Jyväskylän yliopiston väitöstutkimuksessa kehitettiin DNA-origameista kaksiulotteisia verkkomaisia rakenteita piipinnoille ja selvitettiin, miten erilaiset olosuhteet vaikuttavat niiden muodostumiseen. Tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia DNA-avusteisen litografian käytössä ja sitä kautta uudenlaisten materiaalien valmistuksessa, esimerkiksi optiikan sovelluksiin.
Väitöskirjatutkija Johannes Parikka valmisti väitöskirjatyössään DNA-origameista kaksiulotteisia (2D) verkkomaisia hiloja piipinnoilla.
- DNA-origamit ovat DNA-juosteista valmistettuja, nanokokoluokan rakenteita, jotka voivat vuorovaikutusten avulla muodostaa isompia hilamaisia rakenteita, tarkentaa väitöskirjatutkija Johannes Parikka Jyväskylän yliopistolta.
Tähän asti vastaavia DNA-origami hiloja on tehty pääosin mica-pinnalla, joka hauraana mineraalina, ei kuitenkaan sovellu jatkokäsittelyyn. DNA-origami hilan muodostaminen piille luo mahdollisuuden DNA-avusteisen litografian käyttöön, joka edelleen mahdollistaa uudenlaisten materiaalien valmistuksen.
- Piipinnalla valmistettujen DNA-origami hilojen koko saatiin suurimmillaan kasvatettua 5,6 µm2:iin, mikä tarkoittaa noin 560 DNA-origamia. Tämä on tähän mennessä merkittävin piipinnalla saavutettu tulos kyseiselle DNA-origamille, kertoo Parikka.
Monikäyttöinen DNA-origami
Väitöskirjatutkimuksessa hyödynnettiin DNA-origamien itsejärjestyvyyttä piipinnan päällä, jossa niistä voidaan muodostaa isompia 2D-hiloja. DNA-origami sekä käsitelty piipinta ovat negatiivisesti varautuneita. Kaksiarvoinen kationi, kuten Mg2+, voi täten kiinnittää DNA-origamit pintaan kiinni. DNA-origamien ja pinnan vuorovaikutuksen voimakkuutta voidaan säädellä yksiarvoisen kationin, kuten Na+:n avulla eli käytännössä ruokasuolalla (NaCl).
- Na+ ionien eli suolan lisäys syrjäyttää osan kiinnittävistä Mg2+ ioneista, joka lisää DNA-origamien liikkuvuutta pinnalla, mikä edelleen mahdollistaa hilan muodostumisen, täsmentää Parikka.
Väitöskirjatyössä määritettiin, kuinka eri olosuhteet, kuten lämpötila ja suolakonsentraatiot, vaikuttavat hilan muodostumiseen. Rakenteet kuvattiin pääosin atomivoimamikroskoopin (AFM) avulla.
- Havaitsin myös, että olosuhteita, käytännössä näyteliuoksen suolapitoisuutta, kontrolloimalla, DNA-origami hiloista voidaan kääriä putkimaisia rakenteita liuoksessa. Lisäksi samaa DNA-origamia voidaan pienin muutoksin käyttää kontrolloitujen nanopartikkelihilojen valmistuksessa, kertoo Parikka.
Kohti metamateriaalien valmistusta
Väitöskirjan tulokset ovat tärkeitä DNA-origami hilojen valmistuksessa piipinnalla, ja sitä kautta edelleen optiikassa, koska tulokset mahdollistavat rakenteiden metallisoinnin DNA-avusteisella litografialla. Metallihilat vahvistavat valmistettujen rakenteiden optista vastetta enemmän kuin yksittäiset rakenteet ja mahdollistavat niin kutsuttujen metamateriaalien valmistuksen.
- Metamateriaaleilla on jokin ominaisuus, kuten negatiivinen taitekerroin, jonka ansiosta ne poikkeavat tavallisista, luonnosta löytyvistä materiaaleista, selittää Parikka.
Johannes Parikka valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopiston kemian laitokselta vuonna 2020 ja aloitti väitöskirjatutkimuksen fysiikan laitoksella ja Nanotiedekeskuksessa. Tutkimuksen ohjaajana toimi professori Jussi Toppari ja siihen on saatu rahoitusta Jane ja Aatos Erkko säätiöltä, Suomen Akatemialta, Magnus Ehrnroothin säätiöltä, Jyväskylän yliopistolta sekä Emil Aaltosen säätiöltä.
FM Johannes Parikan väitöskirjan “Nanovalmistus DNA-origamin avulla” tarkastustilaisuus pidetään perjantaina 19.12.2025 klo 12.00 Ylistönrinteellä salissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii professori Tim Liedl (Ludwig-Maximilians-Universität München) ja kustoksena professori Jussi Toppari (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöstilaisuutta on myös mahdollista seurata suorana lähetyksenä Moniviestimen välityksellä osoitteesta https://r.jyu.fi/dissertation-parikka191225.
Väitöskirja “Nanovalmistus DNA-origamin avulla” on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-86-1191-2.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Väitöskirjatutkija Johannes Parikka, johannes.m.parikka@jyu.fi
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
Jyväskylän yliopisto sai 500 000 euroa teollisuuden energiajärjestelmien kustannustehokkuuden ja päästöjen optimoinnin tutkimukseen12.12.2025 10:00:00 EET | Tiedote
Suomen Akatemia myönsi informaatioteknologian tiedekunnan professori Kaisa Miettisen monitavoiteoptimoinnin tutkimusryhmälle 500 000 euron rahoituksen Teollisuuden energiajärjestelmät osana kestävää ilmastoneutraalia yhteiskuntaa -hankkeeseen. Hanke tutkii prosessiteollisuuden energiajärjestelmiä. Tarkoituksena on järjestelmien energia- ja kustannustehokkuuden sekä päästöjen optimointi. Hankkeessa tehdään yhteistyötä Aalto-yliopiston kanssa.
Koneen Säätiöltä lähes kolme miljoonaa euroa Jyväskylän yliopistoon11.12.2025 14:00:00 EET | Tiedote
Syksyn 2025 yleisessä haussa Koneen Säätiö myönsi Jyväskylän yliopistoon kaikkiaan 16 apurahaa, joiden yhteissumma nousi 2 924 700 euroon.
Väitös: Yritysjohto ja etujärjestöt ovat keskeisiä toimijoita kansallisen suurstrategian muotoutumisessa11.12.2025 12:38:16 EET | Tiedote
KTM Roosa Oinasmaa tutki Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulussa tekemässään strategian ja yrittäjyyden väitöskirjassaan, miten yritysjohto ja etujärjestöt vaikuttavat kansallisen suurstrategian muotoutumiseen. Tulokset osoittavat, että suurstrategia ei ole yksittäinen valtion muovaava suunnitelma, vaan pitkän aikavälin prosessi, jossa yritysjohto, etujärjestöt ja valtionhallinto neuvottelevat kansallisista tavoitteista ja resurssien käytöstä.
Tutkijat opettivat heliksit vaihtamaan muotoa11.12.2025 12:13:14 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat löytäneet yksinkertaisen tavan ohjelmoida synteettisiä molekyylejä niin, että ne voivat muodostaa tiettyjä spiraalimaisia rakenteita upottamalla ohjeet suoraan niiden sekvenssiin. Tämä läpimurto voi johtaa uusiin älykkäisiin materiaaleihin ja molekyylilaitteisiin, jotka sopeutuvat ympäristöönsä.
Väitöstutkimus: Kotoutumiskoulutus auttaa saavuttamaan arjessa tarvittavan suomen kielen taidon11.12.2025 10:20:50 EET | Tiedote
FM Tanja Seppälän väitöstutkimuksen mukaan kotoutumiskoulutukseen osallistuvista valtaosa saavuttaa arjessa tarvittavan kielitaidon, mutta saavutetut taitotasot vaihtelevat yksilöllisesti. Lisäksi Seppälän tutkimus osoittaa, kuinka kotoutumiskoulutuksen jälkeen moni käyttää tai opiskelee aktiivisesti suomea tai suomeksi, vaikka reitit toiveiden mukaiseen työpaikkaan tai tutkintoon johtavaan koulutukseen voivat olla pitkiä.
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