Suomen Akatemia

Grafeeni taottiin kolmiulotteiseksi

Jaa

Tutkimusryhmät Jyväskylän yliopistosta ja Taiwanista ovat keksineet menetelmän, jonka avulla grafeenia, eli yhden atomin paksuista hiilikalvoa voidaan muotoilla kolmiulotteiseksi lasersäteilyn avulla. Tutkijat osoittivat tämän valmistamalla grafeenista pyramidin, jonka korkeus oli 60 nanometriä, eli noin 200 kertaa suurempi kuin grafeeniseinämän paksuus. Pyramidi oli niin pieni, että se mahtuisi helposti hiuksen pinnalle. Jyväskylän osuus on tehty Suomen Akatemian rahoituksella.

Kuva:Grafeenista koostuva pyramidi. Samankaltainen rakenne valmistettiin kokeellisesti käyttäen lasersäteilytystä prosessissa, joka nimettiin optiseksi taonnaksi.
Kuva:Grafeenista koostuva pyramidi. Samankaltainen rakenne valmistettiin kokeellisesti käyttäen lasersäteilytystä prosessissa, joka nimettiin optiseksi taonnaksi.

Grafeeni on läheistä sukua grafiitille, joka koostuu miljoonista grafeenilevyistä ja jota löytyy esimerkiksi lyijykynän terästä. Sen jälkeen kun grafeeni ensimmäistä kertaa eristettiin vuonna 2004, tutkijat ovat oppineet valmistamaan ja käsittelemään sitä rutiininomaisesti. Grafeenista voidaan valmistaa elektronisia ja optoelektronisia laitteita, kuten esimerkiksi transistori ja säteilyilmaisin. Tulevaisuudessa grafeenia nähdään enenevässä määrin erilaisissa tuotteissa.

“Kutsumme kehittämäämme tekniikkaa optiseksi takomiseksi, koska prosessi muistuttaa metallin takomista kolmiulotteisiin muotoihin vasaran avulla. Meidän tapauksessamme lasersäde toimii vasarana, joka pakottaa grafeenikalvon kolmiulotteisiin muotoihin laajentamalla sitä hiukan”, selittää professori Mika Pettersson, joka johti kokeellista ryhmää Jyväskylän yliopiston Nanoscience Centerissä. “Menetelmän hienous on siinä, että se on nopea ja helppo käyttää, eikä siinä tarvita mitään ylimääräisiä kemikaaleja tai muuta prosessointia. Menetelmän yksinkertaisuudesta huolimatta olimme aluksi hyvin yllättyneitä, kun havaitsimme, että lasersäde aiheutti niin merkittäviä muutoksia grafeeniin. Kesti jonkin aikaa, ennen kuin ymmärsimme, mistä on kyse.”

“Aluksi olimme ällikällä lyötyjä. Kokeelliset havainnot eivät tuntuneet järkeviltä.” kertoo myöskin Nanoscience Centerissä työskentelevä tohtori Pekka Koskinen, joka oli vastuussa työn teoriaosuudesta. ”Mutta vähitellen kokeiden ja tietokonesimulaatioiden yhteistyöllä kolmiulotteisten muotojen alkuperä ja muodostumismekanismi alkoivat selvitä.”

Nyt löydetty kolmiulotteinen grafeeni on stabiili ja sen elektroniset ja optiset ominaisuudet poikkeavat tavallisesta grafeenista. Se on esimerkiksi voimakkaasti heijastavaa, toisin kuin tavallinen grafeeni. Optisesti taottu grafeeni avaa aivan uusia mahdollisuuksia kolmiulotteisten arkkitehtuurien käyttämiseen grafeeniin perustuvissa laitteissa.

Tutkimukseen osallistuivat Andreas Johansson, Pasi Myllyperkiö, Pekka Koskinen, Jukka Aumanen, Juha Koivistoinen, Vesa-Matti Hiltunen, Jyrki Manninen ja Mika Pettersson Nanoscience Centeristä Jyväskylän yliopistosta, Hung-Chieh Tsai ja Wei-Yen Woon National Central Universitystä Taiwanista sekä Chia-Hao Chen ja Lo-Yueh ChangNational Synchrotron Radiation Research Centeristä Taiwanista. Tutkimusta rahoitti Suomen Akatemian lisäksi Ministry of Science and technology of the Republic of China.

Lisätietoja antaa professori Mika Pettersson, mika.j.pettersson@jyu.fi, p. 050 3109 969

Viite

Andreas Johansson, Pasi Myllyperkiö, Pekka Koskinen, Jukka Aumanen, Juha Tapio Koivistoinen, Hung-Chieh Tsai, Chia-Hao Chen, Lo-Yueh Chang, Vesa-Matti Hiltunen, Jyrki Manninen, Wei-Yen Woon, and Mika Pettersson, Optical Forging of Graphene into Three-Dimensional Shapes.Nano Lett.,DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b03530

http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b03530

Yhteyshenkilöt

Suomen Akatemian viestintä
tiedottaja Leena Vähäkylä
p. 029 5335 139
leena.vahakyla@aka.fi

Kuvat

Kuva:Grafeenista koostuva pyramidi. Samankaltainen rakenne valmistettiin kokeellisesti käyttäen lasersäteilytystä prosessissa, joka nimettiin optiseksi taonnaksi.
Kuva:Grafeenista koostuva pyramidi. Samankaltainen rakenne valmistettiin kokeellisesti käyttäen lasersäteilytystä prosessissa, joka nimettiin optiseksi taonnaksi.
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Suomen Akatemia
Suomen Akatemia
Hakaniemenranta 6, PL 131
00531 HELSINKI

029 533 5000http://www.aka.fi/fi

Suomen Akatemia rahoittaa korkealaatuista tieteellistä tutkimusta, toimii tieteen ja tiedepolitiikan asiantuntijana sekä vahvistaa tieteen ja tutkimustyön asemaa. Vuonna 2017 rahoitamme tutkimusta 437 miljoonalla eurolla. Suomen Akatemia saa osan tutkimusrahoitukseen käyttämistään varoista rahapelitoiminnan voittovaroista.  Vuonna 2017 Akatemia käyttää tieteen edistämiseen rahapelitoiminnasta saatuja varoja 70,7 miljoonaa euroa.

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista jo ennen kuin ne uutisoidaan? Kun tilaat tiedotteemme tältä julkaisijalta, saat ne sähköpostiisi yhtä aikaa suomalaisen median kanssa. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Suomen Akatemia

Suomeen ennätysmäärä ERC Consolidator Grant -rahoituksia13.12.2017 11:36Tiedote

13.12.2017. Euroopan tutkimusneuvosto ERC on julkistanut tulokset vuoden 2017 Consolidator Grant (CoG) -hausta. Suomeen saatiin kaikkiaan 12 rahoitusta, mikä on yksittäisessä ERC-hakukierroksessa paras tulos Suomelle tähän saakka. Suomen onnistuminen ERC:n rahoitushauissa on hienoisesti parantunut koko EU:n Horisontti 2020 -puiteohjelmakauden ajan. Consolidator Grant -rahoitus on tarkoitettu tutkijanuran keskivaiheessa olevalle ryhmänjohtajalle ainutlaatuisen tutkimushankkeen toteuttamiseksi. Rahoitus on laajuudeltaan 2-2,75 miljoonaa euroa viidelle vuodelle.

Uusi verkkopalvelu aurinkomyrskyjen säteilystä lentomatkustajille4.12.2017 10:45Tiedote

Suomen Akatemian Auringon pitkäaikaisen muutoksen ja vaikutusten tutkimuksen huippuyksikkö ReSoLVE on kehittänyt verkkopalvelun, jolla voi selata ja tutkia Auringon hiukkasmyrskyjen ominaisuuksia. Aineistoa voi selata interaktiivisesti ja tutkia jokaisen havaitun hiukkasmyrskyn ominaisuuksia, esimerkiksi sen aiheuttamia säteilyannoksia lentoliikenteen korkeudella. Verkkopalvelun avulla voi helposti arvioida viime vuosikymmenien aikana tapahtuneiden hiukkasmyrskyjen säteilyannokset. Palvelu on englanninkielinen.

Säteilyilmaisimien kehittämiseen ja tutkimukseen 10 miljoonan rahoitus20.11.2017 14:11Tiedote

Suomen Akatemia on tehnyt päätökset Säteilyilmaisimet terveyden ja turvallisuuden edistämiseksi -akatemiaohjelmassa (RADDESS) rahoitettavista tutkimushankkeista. Ensi vuoden alussa käynnistyvässä RADDESS-tutkimusohjelmassa rahoitetaan hankekonsortioita, jotka etsivät ratkaisuja rohkeilla tutkimusavauksilla uusiin säteilyilmaisinteknologioihin erityisesti terveyden ja turvallisuuden alueilla. Suomen Akatemia rahoittaa ohjelmaa kymmenellä miljoonalla eurolla. Ohjelmassa rahoitetaan 13 hanketta.

Suomen Akatemia ja säätiöt panostavat lähes yhdeksän miljoonaa kansanterveyden tutkimukseen10.11.2017 12:44Tiedote

Suomen Akatemia on tehnyt päätökset Tieteellä terveyteen -akatemiaohjelmassa rahoitettavista tutkimushankkeista. Ensi vuoden alussa käynnistyvässä tutkimusohjelmassa rahoitetaan hankekonsortioita, jotka etsivät ratkaisuja rohkeilla tutkimusavauksilla suomalaisten kansanterveydellisiin ongelmiin. Suomen Akatemia rahoittaa ohjelmaa seitsemällä miljoonalla eurolla. Mukana yhteistyössä ovat myös Syöpäsäätiö, Lastentautien tutkimussäätiö, Suomen Lääketieteen säätiö ja Suomen Aivosäätiö, ja ne rahoittavat konsortioita yhteensä noin 1,95 miljoonalla eurolla.

Ensimmäiseen lippulaivaohjelman rahoitushakuun 16 hakemusta10.11.2017 11:12Tiedote

Suomen Akatemian ensimmäisen lippulaivaohjelman haku päättyi 9.11.2017. Hakemuksia jätettiin kaikkiaan 16 kappaletta. Näistä seitsemän on yksittäisten tutkimusorganisaatioiden hakemuksia ja yhdeksän on konsortioita eli useamman tutkimusorganisaation yhteisiä hakemuksia. Hakijoina oli 10 yliopistoa ja viisi valtion tutkimuslaitosta. Rahoitusta haettiin kaikkiaan 173,3 miljoonaa euroa. Suomen Akatemia on varautunut rahoittamaan tästä hausta enintään 25 miljoonalla eurolla lippulaivoja niidenensimmäisellä nelivuotiskaudella.

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 STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme