Grafeenia voi muovata valon avulla
22.3.2021 08:00:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote
Grafeenilla on lukuisia erinomaisia ominaisuuksia, kuten sen sähkönjohtokyky, läpinäkyvyys ja mekaaninen kestävyys. Näistä seikoista johtuen grafeenia on kaavailtu käytettäväksi lukuisissa sovelluksissa, esimerkiksi sähkön varastoinnissa, herkissä mittalaitteissa sekä tietoliikennekomponenteissa.
FM Vesa-Matti Hiltunen tutki väitöskirjatyössään, kuinka grafeenin muotoa ja ominaisuuksia voidaan muokata altistamalla se erittäin lyhyille mutta voimakkaille laserpulsseille. Laserpulssien vaikutuksesta normaalisti täysin kaksiulotteisesta grafeenista voidaan valmistaa kolmiulotteisia rakenteita.
”Kutsumme tätä menetelmää optiseksi taonnaksi, koska se muistuttaa lättänän metallilevyn takomista vasaralla kolmiulotteiseen muotoon. Optisella taonnalla valmistetut rakenteet ovat satoja kertoja korkeampia kuin grafeenin paksuus, mutta silti niin pieniä, että ne mahtuvat helposti esimerkiksi hiuksen pinnalle”, kertoo Vesa-Matti Hiltunen.
Laservalo jäykistää grafeenia
Laitteet, joita grafeenista voidaan valmistaa, ovat esimerkiksi erilaisia mekaanisesti värähtelemällä toimivia sensoreita. Optisen taonnan tuloksena havaittiin, että grafeeni jäykistyy niin, että sitä on vaikeampi taivuttaa. Tämä on mielenkiintoinen havainto, sillä jäykistyminen kasvattaa grafeenin mekaanista värähtelytaajuutta. Värähtelytaajuuden kasvattaminen puolestaan voi parantaa mekaanisten laitteiden nopeutta ja tarkkuutta, eli niistä voidaan tulevaisuudessa valmistaa esimerkiksi herkempiä mittalaitteita tai nopeampia tietoliikennelaitteita.
”Optista taontaa käyttämällä onnistuimme valmistamaan rakenteita, jotka olivat jopa 10 000 kertaa jäykemmät kuin muokkaamaton grafeeni. Se on ennätyksellisen paljon näin ohuelle materiaalille”, Hiltunen kertoo.
Muoto syntyy atomitason muutoksista
Tutkimuksessa saatiin selville, että optisen taonnan aiheuttamat rakenteet aiheuttavat grafeeniin kidevirheitä, eli sen atomirakenteen särkymistä.
Särkyminen alkaa satunnaisista pisteistä. Kun grafeenia altistetaan laserille tarpeeksi kauan, pistemäisistä virheistä muodostuu viivamaisia säröjä. Säröt grafeenin rakenteessa puolestaan johtavat sen paikalliseen laajentumiseen ja pullistumiseen kolmiulotteisiksi rakenteiksi.
”Tutkimukset antoivat runsaasti uutta tietoa, kuinka grafeenin muotoa ja ominaisuuksia voidaan muokata. Menetelmän vahvuutena on, ettei siihen tarvita monimutkaisia prosesseja tai kemiallisia käsittelyjä. Muutokset saadaan aikaan pelkästään laservalolla”, Hiltunen summaa.
Väitöskirjatyötä on rahoittanut Suomen Kulttuurirahasto.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 362, Jyväskylä, 2021.
ISBN 978-951-39-8560-8 (PDF) URN:ISBN:978-951-39-8560-8 ISSN 2489-9003
Linkki tutkimukseen: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-8560-8
Lisätietoja:
Vesa-Matti Hiltunen, vesa-matti.j.hiltunen@jyu.fi
FM Vesa-Matti Hiltusen väitöskirjan "Modification of graphene properties by optical forging" tarkastustilaisuus on 26.3.2021 kello 12 alkaen Jyväskylän yliopistossa. Vastaväittäjänä on Dr. Ivan Bobrinetskiy (National Research University of Electronic Technology, Venäjä) ja kustoksena dosentti Andreas Johansson (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Yleisö voi seurata väitöstilaisuutta verkkovälitteisesti.
Linkki Zoom-webinaariin (suositellaan Zoom-sovellusta tai Google Chrome selainta): https://r.jyu.fi/dissertation-hiltunen-260321
Puhelinnumero, johon yleisö voi tilaisuuden lopussa osoittaa mahdolliset lisäkysymyksensä (kustokselle): +358 40 805 4496
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tanja HeikkinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 472 1162tanja.s.heikkinen@jyu.fiKuvat
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
Opettajien stressi ja työn imu näkyvät luokkahuonevuorovaikutuksessa4.2.2026 09:10:57 EET | Tiedote
Opettajien työhyvinvointi heijastuu suoraan luokkahuoneeseen ja opettajan ja oppilaiden välisen vuorovaikutuksen laatuun. Jyväskylän yliopistossa tarkastettava väitöstutkimus osoittaa, että opettajien kokema stressi, työuupumus ja työn imu ovat yhteydessä siihen, millaista tunnetukea, ohjauksellista tukea ja toiminnan organisointia oppilaat saavat opetustilanteissa suomalaisissa peruskouluissa.
Tutkimuksen mukaan taidelaitosten tehtävä kestävyysmurroksessa ei ole miellyttää – vaan kestää ristiriitoja4.2.2026 06:59:00 EET | Tiedote
Teolliseen eläintuotantoon liittyy monimutkaisia kysymyksiä yhteiskunnan kestävyysmurroksessa. Ne ravistelevat ruokailutottumuksiamme, tuotannon tapoja ja ihmisen suhdetta muihin eläimiin. Tuoreen väitöstutkimuksen mukaan taidelaitokset voivat toimia merkittävinä areenoina tällaisten tunteita herättävien teemojen käsittelyssä.
Herpesvirusinfektio saa isäntäsolun tuman pehmenemään3.2.2026 07:05:00 EET | Tiedote
Tuore kansainvälinen tutkimus on hyödyntänyt edistyneitä mikroskopiatekniikoita ja laskennallista mallinnusta ja selvittänyt, miksi virusinfektio muuttaa tuman rakennetta ja siihen kohdistuvia voimia.
Yläkouluille tarkoitettu suosittu tieto- ja viestintätekniikan oppimateriaalipaketti uudistettiin – ilmaiseen pakettiin lisättiin tekoälyä käsitteleviä osioita3.2.2026 07:00:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston informaatioteknologian tiedekunnassa kehitetty tieto- ja viestintätekniikan oppimateriaalipaketti uudistui. Yläkoulujen opettajille ja oppilaille suunnattu paketti löytyy ilmaiseksi verkosta ja soveltuu niin oppituntimateriaaliksi kuin omaehtoiseen opiskeluun. Uudistuksessa materiaali päivitettiin ajan tasalle ja siihen lisättiin muun muassa tekoälyyn liittyviä sisältöä. Uudistustyö tehtiin koulutusteknologian opiskelijaprojektina.
Tutkijat peräänkuuluttavat kestävää suhtautumista olemassa olevaan rakennuskantaan – tutustu uuteen politiikkasuositukseen2.2.2026 07:59:00 EET | Tiedote
Rakennusten purkamisella on vaikutuksia paikallisten muutosten lisäksi myös ilmastoon, luontoon, kulttuuriin ja hyvinvointiin. Tutkijoiden mukaan yhteiskunnan kestävyysmurros edellyttää muutosta siinä, miten rakennettua ympäristöä arvotetaan ja kehitetään. Kunnilla ja kaupungeilla on ratkaiseva rooli tässä.
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