Fyysikko löysi tietokonesimulaatioiden avulla hiilidioksidia pilkkovan kultamolekyylin rakenteen
Kulta- ja hopeaklusterit voivat nopeuttaa erilaisia kemiallisia reaktioita. Sami Kaappa tutki teoreettisen fysiikan väitöskirjassaan nanomittakaavan kulta- ja hopeaklustereita. Ne ovat läpimitaltaan sadastuhannesosa hiuksen paksuudesta.
”Nanoklusterilla tarkoitetaan usein melko isoa molekyyliä, jossa on muutamasta tai muutamasta kymmenestä metalliatomista koostuva ydin, jota sitten suojaa erilaiset molekyylit eli ligandit niin, että rakenne ei hajoa liuottimessa. Tyypillisesti kulta- ja hopeaklustereissa suojaava kerros koostuu rikki- tai fosforiyhdisteistä”, Sami Kaappa kuvailee.
Väitöstutkimuksessa nanokokoisten hiukkasten ominaisuuksia selvitettiin supertietokoneiden avulla laskennallisilla menetelmillä eli simulaatioilla. Laskuissa käytettiin Kajaanissa sijaitsevaa Sisu-supertietokonetta ja Barcelonassa sijaitsevaa Mare Nostrum –supertietokonetta.
”Simulaatioiden avulla pystytään esimerkiksi ennustamaan mahdollisia kemiallisia rakenteita, vaikka kokeellisesti niistä olisi vain vähän tietoa”, Kaappa kertoo menetelmästä.
Tutkimus löysi klusterin, joka nopeuttaa hiilidioksidin hajoamista
Tutkimuksessa yksi merkittävimmistä löydöistä oli 11 kulta-atomista koostuvan klusterin rakenteen selvittäminen. Simulaatiot Sami Kaappa teki yhteistyössä Kanadassa ja Japanissa olevien kokeellisten tutkimusryhmien kanssa.
”Kokeellisessa tutkimuksessa havaittiin 11 kulta-atomista koostuva klusteri, jonka tarkkaa rakennetta ei onnistuttu määrittämään. Teoreettisia menetelmiä käyttäen pystyttiin kuitenkin simuloimaan eri vaihtoehtoja rakenteille, joista lopulta yksi erottui edukseen muiden joukosta. Tutkimuksen edetessä kokeellinen työ vahvisti lasketun rakenteen oikeaksi. Oli hieno hetki saada asian vahvistanut tieto Kanadasta”, Kaappa kertoo.
Klusteri osoittautui rakenteeksi, joka nopeuttaa hiilidioksidin hajoamista hiilimonoksidiksi.
”Klusterissa yksi fosforiligandi on vaihdettu uudentyyppiseen karbeeniligandiin. Havainto katalyyttisestä aktiivisuudesta voi edesauttaa esimerkiksi haitta-aineiden kierrätyksen ja katalysaattorien kaltaisten, uusien teknologioiden kehitystyötä. Myös teoreetikon silmin tämä on kiehtovaa, sillä hiilidioksidin hajoamisreaktiota ei vielä tunneta tarkasti. Työsarkaa siis riittää, Sami Kaappa sanoo.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten JYU Dissertation –sarjassa, 120, Jyväskylä, 2019. ISBN 978-951-39-7833-4 (PDF) URN: ISBN:978-951-39-7833-4 ISSN 2489-9003.
Linkki julkaisuun: https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/65304
FM Sami Kaapan fysiikan väitöskirjan "Analysis and Applications of Electronic Structure in Gold and Silver Nanoclusters" tarkastustilaisuus on perjantaina 13. syyskuuta kello 12 Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella luentosalissa FYS1 (Ylistönrinne, Survontie 9). Vastaväittäjänä on apulaisprofessori Nicola Gaston Aucklandin yliopistosta Uudesta-Seelannista ja kustoksena on akatemiaprofessori Hannu Häkkinen Jyväskylän yliopistosta. Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Lisätietoja:
Sami Kaappa, sami.j.kaappa@student.jyu.fi, puh. +358 50 5286722
Tiedottaja Tanja Heikkinen, tanja.s.heikkinen@jyu.fi, puh. +358 50 581 8351
Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta
https://www.jyu.fi/science/fi
Facebook: jyuscience Twitter: jyscience
Avainsanat
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
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
Väitös: Aikuissosiaalityön tietopohja rakentuu moniäänisesti ja jännitteisessä toimintaympäristössä16.10.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
YTM Tuija Kuorikosken sosiaalityön väitöstutkimus tarkastelee aikuissosiaalityön ammattilaisten ja asiakkaiden kokemustiedosta, teoreettisesta- ja tutkimustiedosta sekä hallinnollisista vaatimuksista rakentuvaa tietopohjaa. Väitöstutkimus osoittaa, että nämä tiedonmuodot eivät aina kohtaa: niitä ohjaavat erilaiset arvot ja tavoitteet, jotka voivat olla keskenään ristiriidassa. Tutkimuksen mukaan moniäänisyys haastaa tietopohjan rakentumista, mutta samalla myös rikastuttaa sitä.
Vertaistuki rintasyövässä edellyttää joustavuutta – potilaan tarpeet vaihtelevat hoitopolun aikana15.10.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Rintasyöpään sairastuneiden vertaistuki on moniulotteista vuorovaikutusta, jossa potilaat rakentavat identiteettiään ja suhdettaan vertaistukijoihin. Uusi tutkimus tuo esiin potilaiden kokemuksia vertaistuen vuorovaikutuksen eri ulottuvuuksista. Kansainvälistä vertaistuen päivää vietetään 16.10.2025.
Väitös: Radioaktiivisten ionien tutkimukseen kehitetyllä laitteistolla läpimurto eksoottisten ytimien tutkimuksessa (Virtanen)14.10.2025 13:00:00 EEST | Tiedote
Väitöstyössään Ville Virtanen kehitti ja otti käyttöön uudenlaisen ionikimputtimen sekä massaspektrometrin Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa. Monikierroslentoaika-massaspektrometri (MR-ToF-MS) on jo osoittautunut menestykseksi ja tulee avaamaan täysin uusia mahdollisuuksia eksoottisten ionien tutkimukseen.
Raakun ääni kuuluu Rovaniemellä 16.10.202514.10.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Tiedekeskus Pilkkeessä Rovaniemellä järjestetään järjestyksessään kolmas kansallinen raakkuseminaari 16.10.2025 teemalla Raakut, kalatalous, tuulivoima ja kaivokset. Seminaarin järjestäjänä on LIFE Revives -hanke, jonka tavoitteena on lohi-, taimen- ja raakkukantojen elvyttäminen.
Yläkoululaiset pääsevät tutustumaan tiedeleirillä avaruuteen14.10.2025 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta ja Keski-Suomen LUMA-keskus järjestävät yläkoululaisille tarkoitetun tiedeleirin Jyväskylän yliopiston Konneveden tutkimusasemalla 13.-15.10.2025.
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