Väitös 9.12.2022: Simulaatioiden avulla kohti vihreämpää kemiaa (Korpelin)
2.12.2022 09:30:00 EET | Jyväskylän yliopisto | Tiedote

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
Nordic-Baltic PIAAC Conference 2026 kokoaa päättäjät ja tutkijat pohtimaan aikuisten taitojen nykytilaa21.8.2026 15:03:55 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston Koulutuksen tutkimuslaitoksessa järjestetään 26.-27.8.2026 Nordic-Baltic PIAAC Conference 2026 -konferenssi. Pohjoismaiden ja Baltian maiden yhteisessä konferenssissa esitellään OECD:n Kansainvälisen aikuisten taitotutkimuksen (PIAAC) uusimpia tuloksia. Konferenssiin on ilmoittautunut noin 120 osallistujaa Pohjoismaiden ja Baltian maiden lisäksi myös muualta Euroopasta, Yhdysvalloista ja Singaporesta. Tutkimustuloksia kommentoimaan olemme kutsuneet korkean tason päättäjiä Pohjoismaista ja Baltian maista.
Väitös: Kalanpoikaset paljastavat rannikon tärkeät lisääntymisalueet21.8.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
Lari Veneranta tutki väitöskirjassaan siian, muikun, ahvenen ja kuhan lisääntymisalueita sekä niiden sijaintia määrittäviä ympäristötekijöitä pohjoisella Itämerellä.
Väitös: Monikielisten lasten vahvuudet jäävät yhä puutteiden varjoon19.8.2026 09:00:00 EEST | Tiedote
Suomalaisessa koulukeskustelussa monikieliset lapset nähdään usein lähinnä puutteellisen suomen kielen taidon kautta. Venla Rantasen tuore väitöstutkimus kuitenkin paljastaa toisenlaisen puolen: lapset hyödyntävät eri kieliä monipuolisesti, rakentavat niiden avulla ystävyyssuhteita ja he tunnistavat myös syrjintää. Tutkija haastaa koulujärjestelmää ja päättäjiä näkemään monikieliset lapset kokonaisvaltaisina yksilöinä eikä vain kotoutuvina suomen kielen oppijoina.
Uusi professori Juha Ahtiainen tutkii, voidaanko voimaharjoittelun yksilöllisiä vasteita ennustaa18.8.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Juha Ahtiaisen tutkimus selvittää, kuinka eri ihmiset voivat hyödyntää voimaharjoittelua mahdollisimman tehokkaasti suorituskyvyn, terveyden ja toimintakyvyn kehittämiseen. Tutkimus palvelee samanaikaisesti huippu-urheilijoita, kuntoliikkujia, kuntoutujia ja ikääntyvää väestöä.
Väitös: Unelma lännestä on vahvempi kuin siirtolaisuuden riskit17.8.2026 12:05:00 EEST | Tiedote
Euroopassa käydään kiivasta keskustelua siitä, miten muuttoliikettä tulisi hallita. Jyväskylän yliopiston tuore väitöstutkimus osoittaa, miksi tieto siitä, että siirtolaisuus voi olla vaikeaa, riskialtista ja epävarmaa, ei välttämättä vähennä ihmisten halua lähteä kotimaastaan.
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
