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

Vanhempien vaikutus nuorten hyvinvointiin vielä odotettua suurempaa12.10.2017 13:05Tiedote

Tuoreen tutkimuksen mukaan se, että vanhemmat tukevat nuorten autonomiaa, edistää nuorten hyvinvointia kaikissa keskeisissä koulusiirtymissä: siirryttäessä alakoulusta yläkouluun, peruskoulusta toiselle asteelle ja lukiosta yliopistoon. Professori Katariina Salmela-Aron mukaan äitien ja isien nuorten autonomian tukeminen ehkäisi nuorten masennusta kaikissa kolmessa siirtymässä ja lisäsi nuorten itsearvostusta kahdessa jälkimmäisessä siirtymässä. Tutkimus on tehty Suomen Akatemian rahoituksella.

Strategisen tutkimuksen neuvosto valitsi hankkeet uusiin tutkimusohjelmiin11.9.2017 16:24Tiedote

Tutkimuskokonaisuudet kolmeen uuteen strategisen tutkimuksen ohjelmaan on valittu. Muuttuvat hallinnan tavat ja aktiivinen kansalaisuus, Sopeutuminen kestävän kasvun edellytyksenä ja Kestävän kasvun avaimet -ohjelmissa aloittaa kolmetoista tutkimuskonsortiota. Rahoitettavat tutkimushankkeet valittiin ohjelmiin hakemusten yhteiskunnallisen merkityksen, vaikuttavuuden ja tutkimuksellisen laadun perusteella. Strategisen tutkimuksen neuvosto teki päätökset ohjelmissa rahoitettavista konsortioista kokouksessaan 11.9.2017.

Rådet för strategisk forskning valde 13 projekt till sina nya forskningsprogram11.9.2017 16:24Tiedote

Rådet för strategisk forskning (RSF) vid Finlands Akademi har idag valt ut de forskningskonsortier som ska finansieras inom RSF:s tre nya program. I programmen Föränderlig förvaltning och aktivt medborgarskap, Anpassning som förutsättning för hållbar tillväxt och Nycklar till hållbar tillväxt ingår totalt 13 konsortier. Konsortierna utplockades på basis av samhällelig relevans, genomslag och forskningskvalitet.

Tutkijat selvittävät Itämeren ravintoverkkojen muutosten vaikutusta meren kestävään käyttöön15.8.2017 10:02Tiedote

BONUS BLUEWEBS -hankkeessa uusilla, innovatiivisilla tutkimusmenetelmillä kuten Big Data -analytiikalla saadaan entistä tarkempaa tietoa Itämeren ekosysteemin muuttuvista ravintoverkoista. Tämä tieto on välttämätöntä, jotta mereen perustuva taloudellinen kasvu, niin sanottu sininen kasvu, olisi kestävällä pohjalla. Hanke on osa monikansallista BONUS-ohjelmaa, jota Suomessa rahoittaa Suomen Akatemia.

Kutsu/Vielä ehdit mukaan 15.8: Miten ravintoverkkojen muutokset vaikuttavat Itämeren kestävään käyttöön?11.8.2017 12:05Kutsu

”Ilmastonmuutos, rehevöityminen ja vieraslajit voivat muokata Itämeren ravintoverkkoja nopeastikin. Sillä on merkittäviä vaikutuksia meren hyödyntämiseen”, kertoo hankekoordinaattori Laura Uusitalo Suomen ympäristökeskuksesta. Big Data -analytiikka ja muut innovatiiviset tutkimusmenetelmät tarjoavat uudenlaisen, entistä tarkemman kuvan meren ekosysteemistä.

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