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
Tyypin 2 diabeteksen verensokeritasapainoa voi parantaa lihasaktivoinnilla jopa istuen13.5.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
TtM Suvi Lambergin väitöstutkimus osoittaa, että pitkäaikaisen istumisen keskeyttäminen dynaamisella lihastyöllä — tapahtuipa se istuen tai pystyasennossa — vähentää aterianjälkeisiä glukoosi- ja insuliinivasteita noin 22 %. Suurin vaikutus havaittiin etureiden lihasten aktivoinnilla.
Tutustu maailmankaikkeuden alkuperään – fysiikkanäyttely avautuu Ruusupuiston aukiolla12.5.2026 08:05:00 EEST | Tiedote
Kansainvälinen valokuvanäyttely, joka kuvaa maailmankaikkeuden alkuperää ja ihmiskunnan paikkaa siinä, on nähtävissä Jyväskylän yliopiston Ruusupuisto-rakennuksen edustalla 18.5.-8.6.2026.
Vaihdevuodet muuttavat naisen elimistöä – arjen valinnoilla on merkitystä terveyden kannalta12.5.2026 07:00:00 EEST | Tiedote
Vaihdevuosien aikana naisen elimistössä tapahtuu merkittäviä biologisia muutoksia, jotka vaikuttavat aineenvaihduntaan ja kehonkoostumukseen. Jyväskylän yliopiston tuore väitöstutkimus osoittaa, että terveelliset elämäntavat, erityisesti säännöllinen ruokarytmi ja liikkuminen voivat lieventää näitä muutoksia ja tukea aineenvaihduntaterveyttä.
Väitös: Ikääntyvien sairaanhoitajien työurat rakentuvat monen tekijän yhteisvaikutuksesta11.5.2026 08:00:00 EEST | Tiedote
FM Sirpa Koponen tarkastelee Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulun johtamisen väitöstutkimuksessaan, miten ikääntyvät sairaanhoitajat rakentavat työuriensa loppuvaihetta ja pohtivat työssä jatkamista suhteessa eläköitymiseen. Tutkimuksen mukaan työssä jatkaminen ei riipu yhdestä tekijästä, vaan muodostuu työn merkityksellisyyden, työkyvyn, johtamisen ja työolojen yhteisvaikutuksesta.
Väitös: Kohti tarkempaa ympäristöennustamista – tutkimus tuo esiin ilmansaasteiden ja sään taustalla vaikuttavat rakenteet11.5.2026 07:05:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopistossa tehdyssä tuoreessa väitöskirjatutkimuksessa on kehitetty uusia tilastollisia menetelmiä, joiden avulla voidaan tunnistaa monimutkaisten ympäristöaineistojen taustalla vaikuttavia ilmiöitä ja parantaa ennusteiden tarkkuutta. Menetelmät tarjoavat uusia keinoja ympäristödatan analysointiin ja päätöksenteon tueksi.
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