Väitös 9.12.2022: Simulaatioiden avulla kohti vihreämpää kemiaa (Korpelin)

Väitöstyössä tarkasteltiin vedyntuotantoon ja biomassanjalostukseen liittyviä reaktioita, jotka ovat vihreän kemian ytimessä. Kehittämällä tällaisille reaktioille parempia katalyyttejä voidaan säästää energiaa ja lisätä uusiutuvien raaka-aineiden osuutta teollisuudessa. Katalyysi onkin avainasemassa ilmastonmuutoksen torjunnassa ja kiertotalouden edistämisessä.
Katalyyttien kehitystyön tukena on jo kauan käytetty laskennallisia menetelmiä, joiden avulla katalyyttejä ja niillä tapahtuvia reaktioita voidaan simuloida atomitasolla. Simulaatiot valottavat materiaalien ja prosessien yksityiskohtia täydentäen kokeellisista tutkimuksista saatavaa yleisempää kuvaa.
Rajapinnalta synergiaa synteeseihin
Perinteisesti on ajateltu, että oksidin rooli metalli-oksidikatalyytissä olisi vain toimia kantajana aktiivisille metallihiukkasille. Tuoreemmissa tutkimuksissa oksidin katalyyttinen merkitys on kuitenkin korostunut, ja varsinkin metalli-oksidirajapinnan poikkeuksellinen aktiivisuus on tunnistettu. Rajapinnalla katalyytin molemmat komponentit voivat osallistua reaktioihin mahdollistaen prosesseja, joita kumpikaan ei yksin pystyisi katalysoimaan.
Hyvin pienet, korkeintaan kymmenien atomien kokoiset metallihiukkaset ovat ominaisuuksiltaan erityisen monimutkaisia.
”Tässä kokoluokassa hiukkasten kemiallinen luonne alkaa muuttua metallisesta molekyylimäiseksi, mikä tekee niiden jokaisesta rajapintapaikasta ainutlaatuisen. Tämä ilmiö laajentaa mahdollisten reaktiopaikkojen kirjoa entisestään, mutta myös vaikeuttaa katalyytin ominaisuuksien ennustamista”, Korpelin avaa. Hän kehitti väitöstyössään menetelmiä tällaisten katalyyttien ymmärtämiseksi, jotta niiden tarjoamat mahdollisuudet voitaisiin hyödyntää tehokkaasti.
Vahvemmat yhdessä
Metallin ja oksidin yhdistäminen voi myös luoda materiaaleille uusia toiminnallisuuksia, mikä laajentaa niiden käyttömahdollisuuksia eri prosesseissa. Esimerkiksi zirkonia, joka tyypillisesti on pelkistymätön oksidi, voidaan saada pelkistyväksi kiinnittämällä sen pinnalle metalliatomeja. Korpelin selvitti ilmiön alkuperää laskennallisesti ja osoitti, että sen voimakkuus riippuu käytetystä metallista ja sen vuorovaikutuksista oksidipinnan kanssa.
Toisena esimerkkinä katalyytin muokkauksen mahdollisuuksista tarkasteltiin metallipintaa, jolle lisätty oksidi toimii happokatalyyttinä. Väitöstyössä simuloitiin tällaisen katalyytin toimintaa glyserolin dehydraatiossa, joka on teollisesti merkittävä biomassanjalostusprosessi. Korpelin totesi oksidin mahdollistaman happokatalyysin edistävän toivottujen tuotteiden muodostumista, mikä tukee ja selittää kokeellisia havaintoja.
Tutkimus on julkaistu Jyväskylän yliopiston väitöstutkimusten sarjassa JYU Dissertations, numero 578. ISBN 978-951-39-9236-1 (PDF) URN:ISBN:978-951-39-9236-1 ISSN 2489-9003.
Linkki julkaisuun: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9236-1
FM Ville Korpelinin väitöskirjan "Computational Studies of Catalytic Active Site Properties and Reactions at the Metal-Oxide Interface" tarkastustilaisuus 9.12.2022 klo 12. Vastaväittäjänä professori Hannes Jonsson (University of Iceland) ja kustoksena professori Karoliina Honkala (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Ville Korpelin
ville.p.korpelin@jyu.fi
Vesa HolmViestinnän asiantuntija
Puh:+358504733483vesa.j.holm@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
Nopeasti kehittyvä digitaalinen teknologia lisää tarvetta opettajien digipedagogiselle osaamiselle13.1.2026 10:29:49 EET | Tiedote
Tekoäly, virtuaalitodellisuus ja digitaaliset oppimisympäristöt yleistyvät kouluissa paikoin nopeammin, kuin opettajille on tarjolla tukea niiden pedagogiseen käyttöön. Vaikka suomalaisten opettajien digitaidot ovat viime vuosina kehittyneet nopeasti, etenee opetuksen digitalisaatio kouluissa edelleen epätasaisesti. Ilman riittävää täydennyskoulutusta uudet teknologiat voivat lisätä opettajien kuormitusta ja heikentää oppilaiden yhdenvertaisuutta.
Väitös: Tutkimus tarjoaa keinoja purojen ja lähteiden tehokkaampaan suojeluun (Saari)12.1.2026 09:00:00 EET | Tiedote
Suomen metsissä sijaitsevat purot ja lähteet ovat monimuotoisuuden kannalta erityisen arvokkaita elinympäristöjä, mutta niiden suojelu on monin paikoin puutteellista. Tuore Jyväskylän yliopiston väitöskirja tarkastelee, miten Suomen metsälain muutokset, kartoituskäytännöt ja metsänkäsittely vaikuttavat näiden pienvesien tunnistamiseen, suojeluun ja ekologiseen tilaan.
Väitös: Tunteet muovaavat oppimista hoitotyön simulaatio-opetuksessa (Salo)9.1.2026 14:35:14 EET | Tiedote
Hoitotyön simulaatio-opetus herättää sairaanhoitajaopiskelijoissa voimakkaita tunteita, jotka vaikuttavat siihen, miten opiskelijat oppivat toimimaan yhdessä sekä valmistautuvat tulevaan työelämään. KM, TtM Virpi Salon väitöskirjatutkimus tuo esiin tunteiden merkityksen yhteisöllisessä oppimisessa hoitotyön simulaatio-opetuksessa.
Liikuntatieteellinen tiedekunta listattiin maailman parhaiden joukkoon – ShanghaiRankingissa sijoitus 25.8.1.2026 07:00:00 EET | Tiedote
ShanghaiRanking on laittanut jälleen kerran järjestykseen maailman parhaat liikuntatieteelliset yliopistoyksiköt. Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisen tiedekunnan sijoitus on listalla 25. Sijoitus kertoo tiedekunnan erinomaisesta tasosta, sillä listalla on 300 liikuntatieteiden alan yksikköä yliopistoista ympäri maailman.
Väitös: Euroopan keskuspankki suhtautui viestinnässään selvästi vakavammin inflaation ylityksiin tavoitetasosta kuin alituksiin7.1.2026 11:16:58 EET | Tiedote
KTM Joni Heikkinen tutki Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun taloustieteen väitöskirjassaan kotitalouksien odotuksia sekä viestinnän merkitystä makrotaloudessa. Väitöskirjan keskeinen tulos koskee Euroopan keskuspankin rahapoliittista viestintää, jonka mukaan EKP:n suhtautuminen inflaation poikkeamiin oli epäsymmetristä vanhan rahapoliittisen strategian aikana vuosina 1999–2021. Tuolloin inflaation ylityksiin hintavakaustavoitteesta suhtauduttiin selvästi vakavammin kuin sen alituksiin. Lisäksi väitöskirja osoittaa, että median sävy on yhteydessä inflaatio-odotuksiin eri väestöryhmissä, ja että verkkohakudata tarjoaa lisäinformaatiota lyhyen aikavälin talouskehityksen ennakointiin.
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
