Grafeenia voi muovata valon avulla
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
Oppimisen tuen uudistus muuttaa koulujen arkea – tutkimus selvittää, miten uudistus toteutetaan kunnissa28.11.2025 06:30:00 EET | Tiedote
Esi- ja perusopetuksen oppimisen tukea uudistettiin vuonna 2025, kun aiempi kolmiportainen malli korvattiin ryhmäkohtaisilla ja oppilaskohtaisilla tukitoimilla. Tavoitteena on tarjota tukea aiempaa oikea-aikaisemmin ja matalammalla kynnyksellä, mutta käytännön toteutus ja resurssit vaihtelevat kunnittain. Jyväskylän yliopiston johtama tutkimushanke selvittää nyt, millaiseksi uudistus muotoutuu koulujen arjessa eri puolilla Suomea.
Ionien kierrätys avaa tien raskaimpien alkuaineiden tutkimukseen27.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote
Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen (CERN) ISOLDE-laitoksen tutkijat ovat kehittäneet sähköstaattisen loukun ja lasereiden yhdistelmään perustuvan mittausmenetelmän, mikä voi auttaa selvittämään harvinaisimpien ja vähiten tunnettujen alkuaineiden kemiallisia ominaisuuksia. Myös Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen tutkija Mikael Reponen on ollut mukana laitteiston valmistelussa.
Arto Hautala on Jyväskylän yliopiston uusi ja Suomen ainoa fysioterapian professori27.11.2025 06:30:00 EET | Tiedote
Arto Hautala aloitti 1.11.2025 fysioterapian ja kuntoutuksen professorina Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisessä tiedekunnassa. Professuuri on tällä hetkellä alan ainoa Suomessa.Julkaistu 26.11.2025
Kiertotalous varmistaa kriittisten metallien saatavuuden – Tutkijoiden video kertoo, kuinka jätteestä syntyy seuraavan sukupolven materiaaleja26.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote
Kiertotalous tarjoaa ratkaisuja kriittisten metallien saatavuuden turvaamiseen. Uudella videolla Jyväskylän ja Turun yliopiston asiantuntijat kertovat, miten teollisuuden jäte- ja sivuvirroista voidaan kierrättää arvokkaita metalleja hyödyntämällä innovatiivista 3D-filtteriteknologiaa sekä yhdisteitä, joita käytetään talteenotossa ja uusien materiaalien valmistuksessa.
Väitös: Yhteisöohjautuvuus mahdollistaa tiimin joustavan toiminnan yhteisten tavoitteiden saavuttamiseksi (Keronen)26.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote
Yhteisöohjautuvuudella voidaan tukea työntekijöiden motivaatiota ja hyvinvointia sekä organisaation tavoitteita kestävällä tavalla. Tämä edellyttää yksilöiden aloitteellisuutta ja aktiivisuutta sekä yhteisöllisiä työn tekemisen tapoja. Jyväskylän yliopistossa tarkastettavassa väitöskirjassa avataan, miten yhteisöohjautuvuus rakentuu työntekijöiden välillä ja miten yhteisöohjautuvuutta tuetaan työssä tapahtuvissa oppimistilanteissa lähijohtamisen keinoin.
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