Suomen Akatemia myönsi Jyväskylän yliopistoon 10 hankerahoitusta luonnontieteiden ja tekniikan alan tutkimukseen – yhteissumma yli 5 miljoonaa euroa

Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta korosti valinnoissaan tutkimuksen tieteellistä laatua, uutuusarvoa ja mahdollisuutta läpimurtoihin sekä hankkeen toteutettavuutta.

”Toimikunta pyrkii rahoittamaan tutkimusta laaja-alaisesti, ja saimmekin korkeatasoisia hakemuksia melko kattavasti luonnontieteiden ja tekniikan eri aloilta. Etenkin fysiikan alojen hakemukset olivat tänä vuonna erittäin kilpailukykyisiä”, LT-toimikunnan puheenjohtaja, professori Leena Ukkonen kertoo.

Rahoituksen saivat

Tuomas Orponen (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Approksimatiivinen insidenssigeometria, 586 357 euroa

Hankkeessa pyritään edistämään tunnettuja ongelmia geometrisen mittateorian alalla. Ongelmiin kuuluvat esimerkiksi Furstenberg-joukko-ongelma, etäisyysjoukko-ongelma, ja näkyvyysongelma. Näkyvyysongelmassa on esimerkkinä kyse karkeasti seuraavasta: Kuvittele seisovasi tiheän metsän laidalla katselemassa metsän siimekseen. Et näe kovin syvälle, koska metsää vaikea nähdä puilta. Mutta kuinka suuri on metsän näkyvä osa, jonka näet kerralla? Tai matemaattisesti mikä on metsän näkyvän osan dimensio?

Kaisa Miettinen (informaatioteknologian tiedekunta), Edistyksellistä päätöksenteon tukea interaktiivisilla monitavointioptimointijärjestelmillä (DESIDES), 599 876 euroa

Digitalisaatio on lisännyt tarvetta tehokkaaseen datankäyttöön ja datapohjaisen päätöksenteon tukemiseen. Hankkeessa laajennetaan Jyväskylän yliopistossa kehitettyä avoimen lähdekoodin DESDEO-ohjelmistokehikkoa, joka auttaa päätöksenteossa, kun siihen liittyy useita keskenään ristiriitaisia tavoitteita samanaikaisesti.

Projektissa kehitettävät interaktiiviset menetelmät täydentävät dataa ihmisen osaamisella ja välittävät tietoa päätöksistä ja niiden seurauksista asianosaisille ihmisille uusien, interaktiivisten visualisaatioiden avulla. Tällä ihmiskeskeisellä lähestymistavalla DESIDES tekee päätöksistä luotettavia ja ymmärrettäviä.

Robert van Leeuwen (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Ett nytt matematisk fundament för täthetsfunktionalteori, 509 556 euroa

Hankkeessa pyritään luomaan vankka perusta tiheysfunktionaaliteorialle, joka on keskeinen menetelmä monielektronisten järjestelmien käyttäytymisen tutkimiseen. Tiheysfunktionaaliteoriassa monimutkaiset monihiukkasvuorovaikutukset korvataan täsmällisellä vuorovaikutuksettomalla järjestelmällä, jolla on sama elektronitiheys. Tämän järjestelmän tehollinen potentiaali on tiheyden funktio, mutta sen muotoa ei tunneta. Hyvien approksimaatioiden löytäminen on ollut pitkäaikainen ongelma, ja siksi on erittäin tärkeää saada uutta tietoa funktionaalien tarkoista ominaisuuksista.

Mika Pettersson (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Kaksidimensionaalisten materiaalien superresoluutiolaserkirjoitus, 543 900 euroa

Hankkeessa kehitetään uutta teknologiaa äärimmäisen tarkkaan materiaalien muokkaukseen lasersäteilyn avulla. Nanoteknologian alalla lasermuokkausta käytetään muun muassa kaksidimensionaalisten, yhden atomin paksuisten, materiaalien muokkaukseen. Laserkirjoituksen avulla voidaan tuottaa elektronisia piirejä ja laitteita mikrometrimittakaavassa.

Sovellusten kannalta mittakaava on kuitenkin liian suuri verrattuna nykyelektroniikan komponentteihin, jotka pystytään valmistamaan 10 nm tarkkuudella. Tässä hankkeessa on tavoitteena kuroa umpeen tämä ero soveltamalla optisia lähikenttätekniikoita, joiden avulla tullaan saavuttamaan 10 nm tarkkuus laserkirjoituksessa.

Tero Heikkilä (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Korreloituneiden kvanttimateriaalien dynaaminen vaste, 558 923 euroa

Teoreettisen fysiikan hankkeessa tutkitaan, miten uudet kvanttimateriaalit toimivat mikroaaltokentissä. Viimeaikaisen teknologisen kehityksen seurauksena fyysikot ja materiaalitieteilijät voivat nykyään valmistaa kaksiulotteisia tasomaisia materiaaleja. Kvanttiteknologian kannalta olennaisissa matalissa lämpötiloissa ne muodostavat erilaisia korreloituneita elektronitiloja kuten magneetteja tai suprajohteita, riippuen siitä mistä alkuaineesta ne on muodostettu.

Yhdistämällä erilaisia materiaaleja voidaan luoda rakenteita, joissa magnetismi ja suprajohtavuus elävät rinta rinnan ja vaikuttavat toistensa ominaisuuksiin. Näin voidaan luoda uudentyyppisiä funktionaalisuuksia erilaisiin elektroniikan sovelluksiin. Hankkeessa keskitytään hybridikvanttimateriaalien käyttöön suurnopeuselektroniikassa tutkimalla niiden vastetta mikroaaltoalueen sähkömagneettisiin signaaleihin.

Sara Taskinen (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Latenttimuuttujamalleja kompleksisille datarakenteille, 453 691 euroa

Viime vuosina latenttimuuttujamallit ovat kasvattaneet suosiotaan moniulotteisten ja kompleksisten aineistojen analysoinnissa useilla tilastotieteen sovellusaloilla. Yhtenä esimerkkinä toimii yhteisöekologia, jossa aineistot sisältävät tietoa useiden vuorovaikuttavien lajien esiintyvyyksistä havaintopaikoilla, sekä ympäristöön ja itse lajeihin liittyviä kovariaatteja. Havainnot ovat usein temporaalisesti ja/tai spatiaalisesti korreloituneita. Hankkeessa kehitetään uusia, innovatiivisia yhteismalleja, joiden avulla voidaan mallintaa moderneja, kompleksisia runsausaineistoja. Ekologian lisäksi menetelmät ovat käyttökelpoisia useilla muillakin tieteenaloilla. Esimerkkinä toimivat terveystieteet, sosiaalitieteet, psykologia ja bioinformatiikka.

Lisäksi menetelmät ovat käyttökelpoisia useilla muillakin tieteenaloilla. Esimerkkinä toimivat terveystieteet, sosiaalitieteet, psykologia ja bioinformatiikka.

Ilkka Pölönen (informaatioteknologian tiedekunta), Opetustekniikan metsän kasvuston hyperspektraalille droonikaukokartoitukselle / Konsortio: ML4DRONE, 399 355 euroa

Jyväskylän yliopiston osuus hankkeessa on jatkokehittää HyberBlend-simulaattoria ja validoida simulaattorin toimintaa. Hankkeessa kehitetään koneoppimismenetelmiä, joita voidaan kouluttaa simulaattorilla. Yksi esimerkki käyttökohteista on kirjanpainajakuoriaisten esiintymien etsiminen metsistä. Hanke on yhteishanke maanmittauslaitoksen kanssa. Konsortion Suomen Akatemialta saama kokonaisrahoitus on 998 484 euroa, josta Jyväskylän yliopiston osuus on 399 355 euroa.

Fabien Cougnon (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Proteiinien kaltaisten molekyylisolmujen monikomponenttikokoaminen, 489 345 euroa

Suurten molekyylien avaruudellinen konformaatio muuttaa niiden toimintaa ja sitä on vaikea hallita. Hankkeessa tutkitaan voiko suurten molekyylien muotoa hallita sitomalla ne solmuun. Hankkeessa ehdotetaan suurten solmittujen molekyylien rakentamista, jotka matkivat biologisten molekyylien, kuten proteiinien, konformaatioita. Tällaisia synteettisiä rakenteita voidaan mahdollisesti tulevaisuudessa käyttää uusien veden suolanpoistomenetelmien kehittämiseen ja uusiin geenisiirtoteknologioihin syövän hoidossa.

Anu Kankainen (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Raskaita eksoottisia ytimiä ydinastrofysiikan tutkimukseen, 584 970 euroa

Rautaa raskaampien alkuaineiden alkuperää ei vielä täysin ymmärretä. Noin puolet rautaa raskaammista alkuaineista on tuotettu nopeilla neutroninsieppausreaktioilla niin kutsutun r-prosessin kautta. Se tapahtuu ainakin kahden neutronitähden törmätessä toisiinsa. Jotta r-prosessia voidaan mallintaa paremmin, tarvitaan tarkkaa tietoa siihen osallistuvien ytimien massoista. Hankkeessa mitataan raskaiden eksoottisten isotooppien atomimassoja erittäin tarkasti Jyväskylän yliopiston kiihdytinlaboratoriossa.

Hannu Häkkinen (matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta), Uusia menetelmiä metallinanoklusterien laskennalliseen suunnitteluun biokuvantamisen ja fotodynaamisen terapian sovelluksia varten, 550 134 euroa

Hankkeessa kehitetään uusia simulointimenetelmiä, joiden avulla voidaan ymmärtää nanometri-kokoisten metalliklusterien toimintaa fluorisoivina bio-markkereina, valoherkistiminä ja sekundäärisen röntgensäteilyn lähteinä biokuvantamisessa ja fotodynaamisessa terapiassa. Menetelmät perustuvat kvanttimekaanisten laskujen tuloksiin opetetun koneoppimismenetelmän ja molekyylidynamiikkasimulointien yhdistämiseen.

Lisätietoja

Apulaisprofessori Tuomas Orponen
tuomas.t.orponen@jyu.fi, +358 50 3257760

Professori Kaisa Miettinen
kaisa.miettinen@jyu.fi, +358 50 3732247

Professori Robert van Leeuwen
robert.vanleeuwen@jyu.fi, +358408054396

Professori Mika Pettersson
mika.j.pettersson@jyu.fi, +358503109969

Professori Tero Heikkilä
tero.t.heikkila@jyu.fi, +358408054804

FT, dosentti Sara Taskinen
sara.l.taskinen@jyu.fi, +358 40 8053466

Apulaisprofessori Ilkka Pölönen
ilkka.polonen@jyu.fi, +358 40 0248140

Apulaisprofessori Fabien Cougnon
fabien.b.l.cougnon@jyu.fi, +358 50 477 0940

Professori Anu Kankainen
anu.kankainen@jyu.fi, +358408054880

Professori Hannu Häkkinen
hannu.j.hakkinen@jyu.fi, +358400247973