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
Pelitutkimuksen päivät kokoavat Suomen pelitutkijat Jyväskylään30.10.2026 07:05:00 EET | Tiedote
Ensimmäistä kertaa kaksipäiväisenä järjestettävä tapahtuma tuo yhteen kotimaista pelitutkimusta yli korkeakoulu- ja oppiainerajojen.
Tutkimus: Karjalankielisten evakkojen jälkipolvet elvyttävät sukunsa kieltä ja kulttuuriperintöä29.10.2026 10:08:53 EET | Tiedote
Karjalankielisten evakkojen jälkipolvet ottavat takaisin omaa kieltään ja kulttuuriaan, jotka monissa perheissä katosivat toisen maailmansodan ja evakkouden seurauksena. FM, YTM Pirja Hyyryläisen Jyväskylän yliopistossa tekemä väitöstutkimus osoittaa, että toinen ja kolmas sukupolvi ovat nousseet keskeiseen rooliin karjalan kielen elvyttämisessä ja karjalaisen kulttuuri-identiteetin vahvistamisessa.
Jyväskylän yliopisto mukana tutkimuksessa, joka avaa uusia mahdollisuuksia tulevaisuuden elektroniikalle29.10.2026 07:05:00 EET | Tiedote
Kansainvälinen tutkimusryhmä, jossa oli mukana myös Jyväskylän yliopiston tutkijatohtori Tim Kokkeler, on osoittanut uuden tavan tuottaa niin sanottuja spinvirtoja altermagneeteiksi kutsutuissa materiaaleissa. Nature-lehdessä julkaistu tutkimus syventää ymmärrystä tämän uuden materiaaliluokan ominaisuuksista ja voi tulevaisuudessa edistää esimerkiksi energiatehokkaampien elektronisten laitteiden kehittämistä.
Kriittiset mineraalit, kiertotalous ja vihreä siirtymä – osallistu mukaan FinnMateria 2026 -tapahtumaan28.10.2026 07:05:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopisto on näkyvästi mukana FinnMateria 2026 -tapahtumassa, jossa keskustellaan materiaalien kestävästä käytöstä, kriittisistä raaka-aineista ja kiertotalouden tulevaisuudesta. Tapahtumassa yliopiston koordinoima Kiertotalouden osaamiskeskittymä tuo esiin ajankohtaista tutkimus- ja kehittämistoimintaa. Myös kansainvälinen seminaari kokoaa yhteen kriittisten mineraalien kierrätyksen ja talteenoton asiantuntijoita.
Kirjajulkaisu: Suomi voi nousta tekoälyn edelläkävijäksi terveydenhuollossa, arvioi uusi kirja28.10.2026 07:00:00 EET | Tiedote
Tekoäly voi auttaa tunnistamaan terveysriskejä aiempaa varhemmin, tehostaa ammattilaisten työtä ja parantaa palvelujen vaikuttavuutta, sanovat Martti Lehto ja Pekka Neittaanmäki uudessa kirjassaan. Teos tarkastelee laajasti digitalisaation, tekoälyn ja uusien teknologioiden vaikutuksia suomalaiseen sosiaali- ja terveydenhuoltoon.
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
