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
Väitös: Kontekstisidonnaiset mallit ennustavat, milloin kuljettajan tarkkaamattomuus voi johtaa onnettomuuksiin18.9.2025 08:30:00 EEST | Tiedote
Abhishek Sarkar kehitti väitöstutkimuksessaan kontekstisensitiivisiä malleja, jotka auttavat tunnistamaan kuljettajan keskittymisen herpaantumisen eri ajotilanteissa. Mallit osaavat ottaa huomioon ajoympäristön, kuljettajan omat kyvyt ja erilaiset poikkeustilanteet. Tuloksia voidaan hyödyntää ajoneuvojen valvontajärjestelmien ja käyttöliittymien suunnittelussa ja kuljettajakoulutuksessa.
Väitöstutkimus selvitti adaptiivisten menetelmien hyötyä sensoriverkkopaikannuksessa – apua paikannuksen haasteisiin vaihtelevissa ulko-olosuhteissa18.9.2025 08:15:00 EEST | Tiedote
FM Jari Luomala käsitteli väitöstutkimuksessaan referenssi- ja etäisyysperusteista paikannusta ulkona toimiville langattomille sensoriverkoille. Tutkimuksessa esitetään ratkaisuja sensoriverkon laitteiden eli noodien paikannustarkkuuden parantamiseksi vaihtelevissa olosuhteissa.
Raportti: SOTE-rahoitusmalli ei vastaa todellisuutta – tutkijat vaativat huomiota alueiden välisiin eroihin17.9.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston ja Helsingin yliopiston tutkijoiden tuoreessa raportissa tarkasteltiin demografisten ja sosioekonomisten tekijöiden vaikutusta SOTE-palveluiden tarpeeseen ja kustannuksiin hyvinvointialueilla. Tutkijoiden mukaan nykyinen rahoitusmalli ei vastaa todellista tarvetta, eikä ota huomioon väestön rakenteellisia ja sosiaalisia eroja. Rahoitusmallia tulisi tutkijoiden mukaan uudistaa, jotta se ei johtaisi alueelliseen eriarvoisuuteen.
Tutkijoiden yössä pääset ihmettelemään maailmankaikkeuden aikajanaa ja kokemaan tieteen yhteisöllisyyden – Tutkijoiden yön 26.9.2025 ohjelmaa tänä vuonna neljällä paikkakunnalla!17.9.2025 07:00:00 EEST | Tiedote
Tutkijoiden yö on vuosittain järjestettävä tiedetapahtuma, jossa tutkijat ympäri Eurooppaa avaavat ovensa kaikenikäisille tiedonjanoisille. Tänä vuonna tutkijat avaavat ovensa laboratorioiden uumeniin Jyväskylän, Oulun ja Helsingin yliopistoissa sekä Hämeen ja Jyväskylän ammattikorkeakouluissa perjantaina 29.5.2025.
Tutkimus haastaa vanhenemisen stereotypiat – aktiivinen ikääntyminen on yksilöllistä ja merkityksellistä16.9.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Ikääntyvä väestö on yksi aikamme keskeisistä yhteiskunnallisista kysymyksistä. Keskustelu vanhenemisesta on kuitenkin usein yksipuolista ja negatiivisesti sävyttynyttä. Uusin tutkimus tarjoaa toisenlaisen näkökulman: vanheneminen ei ole enää entisensä, ja käsityksiämme on syytä päivittää. Rantanen peräänkuuluttaa myös tutkimuksen uudistamista. Hän on julkaissut uuden kirjan, joka käsittelee aktiivisen ikääntymisen ja osallisuuden tutkimusta.
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