Fyysikko löysi tietokonesimulaatioiden avulla hiilidioksidia pilkkovan kultamolekyylin rakenteen
9.9.2019 08:30:00 EEST | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
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
Yli kaksi kolmesta opetusalan työntekijästä on kohdannut väkivaltaa työssään – tuki jää usein puutteelliseksi16.3.2026 09:57:50 EET | Tiedote
Perusopetuksessa työskentelevien arki on turvattomampaa kuin usein ajatellaan. Tuoreen tutkimuksen mukaan 68 prosenttia opettajista ja koulunkäynninohjaajista on kohdannut työurallaan fyysistä väkivaltaa ja 62 prosenttia väkivallalla uhkailua. Silti lähes puolessa tapauksista tilanteesta ei tehty mitään virallista ilmoitusta.
Kultananoklustereista apua sairauksien tunnistamiseen?16.3.2026 07:05:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tutkijoiden laaja laskennallinen tutkimus ennusti, että kultananoklusterit voivat tunnistaa kiraalisia biomolekyylejä valikoivasti. Tämä ominaisuus voi auttaa havaitsemaan tiettyjä sairauksia suoraan verinäytteestä.
Aivoviikon tapahtuma Jyväskylän yliopistossa: miten oppiminen muokkaa aivojamme?13.3.2026 08:52:43 EET | Tiedote
Miten oppiminen, liike, uni ja ympäristö muovaavat aivojamme? Näihin kysymyksiin pureudutaan Jyväskylän yliopiston Aivoviikon yleisötilaisuudessa Oppivat ja muovautuvat aivot tiistaina 17.3.2026. Kaikille avoin tapahtuma järjestetään yliopiston Lähde-kirjaston Tietoniekka-tilassa sekä verkossa.
Viisaudella on oma muutosten ja kehityksen polkunsa – uusi Oxfordin kustantama kansainvälinen käsikirja julkaistu12.3.2026 13:14:02 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitoksen dosentti Eeva K. Kallio on toiminut toisena toimittajana juuri ilmestyneessä teoksessa The International Handbook of Adult Development and Wisdom. Kallion työparina on ollut Fielding Graduate Universityn psykologian emeritaprofessori Judith Stevens-Long.
Kuukautiskierron vaikutus energia-aineenvaihduntaan on vähäinen12.3.2026 09:52:41 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tehty väitöstutkimus osoittaa, että kuukautiskierron aikaiset muutokset energia-aineenvaihdunnassa ovat keskimäärin pieniä. Tutkimus on merkittävä, sillä liikuntatieteissä naisia on tutkittu perinteisesti miehiä vähemmän. Tutkimus tarkentaa käsityksiä kuukautiskierron aineenvaihdunnallisista vaikutuksista. LitM Ida Löfbergin väitöskirja tarkastetaan lauantaina 14.3.2026 klo 12.00 Jyväskylän yliopistossa.
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