Oulun yliopiston tutkija Yang Bai sai kansainvälisen palkinnon ferrosähköisten materiaalien tutkimisesta

Artikkelissa Yang Bain tutkimusryhmänsä kanssa raportoi uudesta menetelmästä, jolla ferrosähköisten oksidien elektronirakennetta voidaan tutkia lämpötilariippuvaisten fotokonduktiivisuusmittausten avulla. Tämä tarkoittaa, että menetelmässä materiaalia valaistaan valon eri aallonpituuksilla ja eri lämpötiloissa samalla mitaten muutoksia sen sähkönjohtavuudessa. Näiden muutosten perusteella voidaan päätellä, miten elektronit liikkuvat ja järjestäytyvät materiaalissa. Valo vapauttaa materiaalissa liikkuvia elektroneja, mikä muuttaa sähkönjohtavuutta. Elektronirakenne määrää esimerkiksi, onko materiaali hyvä johde, puolijohde vai eriste, joten siksi sen tarkka tietäminen on tärkeää.

Pittsburghissa Yhdysvalloissa järjestetyssä Materials Science & Technology 2026 -konferenssissa (MS&T26) Bai vastaanotti palkinnon ja piti palkintoluennon otsikolla Advances and bottlenecks in energy harvesting technologies – How far are we from sustainable IoT? Energian talteenotto on tutkimusala, johon Bai ja hänen tutkimusryhmänsä ovat erikoistuneet. Bai on toiminut EMSD:ssa neljän vuoden ajan ohjelmavastaavan, sihteerin, varapuheenjohtajan ja puheenjohtajan tehtävissä. Hän on osallistunut jaoston toiminnan johtamiseen ja kehittämiseen sekä energiateknologioiden tutkimuksen edistämiseen materiaalitutkijoiden keskuudessa.

"Tämä palkinto on tunnustus American Ceramic Societyn kollegoiden yhteisille ponnisteluille. Olen kiitollinen Oulun yliopiston ja Euroopan tutkimusneuvoston tuesta. On erityisen palkitsevaa saada tämä tunnustus samaan aikaan, kun tuorein tutkimuksemme avaa uusia mahdollisuuksia energiantuotannon ja anturisovellusten valoherkkien toiminnallisten materiaalien ymmärtämiseen ja kehittämiseen”, Yang Bai sanoo.

 

Valon ja ferrosähköisten keraamien vuorovaikutuksen tutkimisen merkitys

Ferrosähköiset oksidit ovat herättäneet kasvavaa kiinnostusta sovelluksissa, jotka ulottuvat energian talteenotosta ja antureista seuraavan sukupolven logiikka- ja muistipiireihin. Mekanismeja, jotka säätelevät valon, varauksenkuljettajien ja kidehilan välistä vuorovaikutusta, ei kuitenkaan vielä täysin tunneta.

Applied Physics Letters -lehdessä juuri julkaistussa artikkelissa Bai ja hänen yhteistyökumppaninsa Japanista, Yhdysvalloista, Saksasta ja Australiasta osoittavat, että lämpötilariippuvaisia fotokonduktiivisuusmittauksia voidaan käyttää elektronisten tilojen sähköisenä tutkimusmenetelmänä tinalla seostetussa bariumtitanaatissa (BaTiO₃), joka on yksi laajimmin tutkituista ferrosähköisistä materiaaleista. Tutkimus paljastaa, kuinka varauksenkuljettajat reagoivat eri tavoin erienergisiin fotoneihin. Tämä tarjoaa uutta tietoa paikallisten elektronitilojen välisestä vuorovaikutuksesta.

Yang Bain tutkimusryhmä keskittyy fotoferrosähköisiin materiaaleihin, toiminnallisiin keraameihin ja energian talteenottomateriaaleihin. Bain mukaan näiden mekanismien ymmärtäminen on keskeistä seuraavan sukupolven älykkäiden antureiden, energiaratkaisujen, logiikka- ja muistipiirien ja valoon reagoivien elektronisten järjestelmien kehittämisessä.

"Ferrosähköisillä materiaaleilla on ainutlaatuinen yhdistelmä optisia, sähköisiä ja rakenteellisia ominaisuuksia. Ymmärtämällä, miten nämä ominaisuudet vaikuttavat toisiinsa, voimme luoda täysin uusia mahdollisuuksia ja materiaaleja kehittyneille piiriratkaisuille ja sähköisille järjestelmille”, Bai kiteyttää.