Oulun yliopisto

Uuden materiaalitutkimusmenetelmän teho yli satakertaiseksi

Jaa

Oulun yliopiston NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö moninkertaisti uraauurtavan spektroskopian herkkyyden.

Materia koostuu atomeista, joista useimpien ytimet käyttäytyvät kuten mikroskooppiset sauvamagneetit. Suuntaamalla näitä magneetteja voidaan muuttaa materiaalin läpäisevän valonsäteen ominaisuuksia. Ydinmagneto-optiset (NMO, nuclear magneto-optic) ilmiöt, joista ensimmäinen havaittiin vuonna 2006, mahdollistavat uusien lupaavien menetelmien kehittämisen materiaali- ja molekyylitutkimukseen.

NMO-spektroskopioiden avulla saadaan tietoa yksittäisten atomien kokoa vastaavalla paikkaerotuskyvyllä muuttamatta tutkittavan näytteen ominaisuuksia pysyvästi. Tässä NMO-menetelmät muistuttavat kemian alalla keskeistä ydinmagneettista resonanssispektroskopiaa (NMR, nuclear magnetic resonance) sekä magneettikuvausta (MRI, magnetic resonance imaging), joka puolestaan on äärimmäisen tehokas lääketieteen diagnostiikan työkalu.

Satakertainen signaali

NMO-tutkimuksen kunnianhimoisena tavoitteena on luoda äärimmäisen herkkä optinen havaintomenetelmä, jolla saadaan materiaalitietoa atomaarisella tarkkuudella. Juuri spektroskooppisen herkkyyden parantaminen on keskeistä, jotta alati pienemmistä näytemääristä saataisiin entistä tarkempaa informaatiota.

Herkkyyttä voidaan kasvattaa erityisillä hyperpolarisaatiotekniikoilla, joilla ydinmagneetteja on mahdollista suunnata täydellisemmin kuin kussakin lämpötilassa luonnollisesti esiintyy. Arvostetussa The Journal of Physical Chemistry Letters -sarjassa julkaistussa uudessa tutkimuksessaan NMR-spektroskopian tutkimusyksikön Petr Štěpánek ja Anu Kantola osoittavat, kuinka tämä saadaan aikaan vetykaasun erityistä muotoa käyttämällä.

Vedyn kaksiatomiset molekyylit voivat esiintyä kahdessa eri tilassa, orto- ja paravetynä, joiden ydinmagneetit ovat saman- ja vastakkaissuuntaiset, tässä järjestyksessä. Ylimäärän paravetyä sisältävässä kaasussa on runsaasti ydinten suuntaan liittyvää järjestystä, joka voidaan katalyytin avulla siirtää tutkittavaan molekyyliin. Seurauksena on havaittavan magneettisen signaalin moninkertaistuminen.

Paravetymenetelmällä Štěpánek ja Kantola onnistuivat parantamaan NMO-mittauksen tehoa yli satakertaiseksi. Tulos avaa näköaloja entistä herkempiin mittauksiin tällä uudella ja kiehtovalla tutkimusalalla.

Luonnontieteellisen tiedekunnan NMR-spektroskopian tutkimusyksikössä vuodesta 2008 lähtien tehty NMO-ilmiöiden teoreettinen tutkimus on tuottanut monia tärkeitä edistysaskelia. Viime vuosina yksikössä on kehitetty myös kokeellisia NMO-menetelmiä.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Tutkijatohtori Petr Štěpánek, Oulun yliopiston, NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö, puh. 0294 48 1409, sähköposti: Petr.Stepanek@oulu.fi

Yliopistotutkija Anu Kantola, Oulun yliopiston, NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö, puh. 0294 48 1303, sähköposti: Anu.Kantola@oulu.fi

Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 0294 48 4091, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000http://www.oulu.fi/yliopisto/

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Yliopiston uudessa podcastsarjassa tulevat kunniatohtorit kertovat, miten he näkevät maailman nykytilan5.6.2020 10:25:36 EESTUutinen

Kunniatohtorit tutuksi -podcastsarja alkaa toimitusjohtaja Risto Murron haastattelulla. Ensimmäistä kertaa toteutettavassa Kunniatohtorit tutuksi -podcastissa tutustutaan Oulun yliopiston tohtoripromootiossa keväällä 2021 vihittäviin kunniatohtoreihin. Keskusteluissa kuullaan mielenkiintoisia tarinoita tulevien kunniatohtoreiden elämästä, saavutuksista ja yhteydestä Oulun yliopistoon.

Puolijohteisiin perustuva 3D-etäisyysmittausteknologia tulossa3.6.2020 07:07:00 EESTTiedote

Oulun yliopiston Circuits and Systems -tutkimusyksikössä (CAS) tehdyssä väitöskirjatyössään Sahba Jahromi on kehittänyt uutta sensoriteknologiaa, joka luo pohjaa pienikokoisen ja vähän tehoa kuluttavan 3D-etäisyyskameran kehittämiselle. 3D-etäisyyskameralla on runsaasti sovelluksia muun muassa liikenteessä, työkoneiden ja robottien ohjauksessa, hahmon tunnistuksessa, liikeohjauksessa, peleissä ja ylipäätään jokapaikan tietotekniikassa. Jahromi on suunnitellut, toteuttanut ja testannut vastaanotinarkkitehtuurin 3D-etäisyyskuvantamiseen. Mittaus perustuu tietyssä toimintamuodossa olevan, tarkoitusta varten suunnitellun laserdiodin tuottamien pulssien kulkuaikojen mittaamiseen.

Uusi kotimainen mittausperävaunu auttaa kehittämään raskaan liikenteen rengasturvallisuutta ja energiatehokkuutta3.6.2020 06:00:00 EESTTiedote

Oulun yliopiston auto- ja työkonetekniikan tutkimusryhmä on kehittänyt kuorma-auton perävaunuun laitteiston, jolla voidaan mitata monipuolisesti raskaan ajoneuvon renkaiden käyttäytymistä erilaisilla ajoalustoilla. Rengasvoimien vaikutusta ajodynamiikkaan koskevan tutkimustiedon avulla voidaan kehittää raskaiden ajoneuvojen rengas- ja ajoturvallisuutta sekä energiatehokkuutta.

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