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
Väitös: Sukupuolittuneet asenteet ja naisten pieni osuus teknologia-alalla heikentävät teknologian laatua ja eettisyyttä25.11.2025 08:00:00 EET | Tiedote
Aila Kronqvist tutki väitöskirjassaan sitä, miten sukupuolittuneet asenteet ja ajattelun vinoumat voivat heikentää teknologian laatua ja eettisyyttä. Tutkimuksen tulokset haastavat käsityksen, jonka mukaan käyttäjätutkimukset ja palaute yksistään edistäisivät teknologian käytettävyyttä eri sukupuolien välillä. Kronqvistin mukaan teknologian suunnitteluun tarvitaan monimuotoisia tiimejä, jotka osaavat käsitellä avoimesti omia ennakkokäsityksiään.
Väitös: Kustannustehokas metsien suojelu vaatii systemaattista suojelusuunnittelua ja monitavoitteista metsien kasvatusta (Hohti)25.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote
Jyväskylän yliopiston tuore väitöskirja tarkasteli keinoja parantaa metsäluonnon suojelun kustannustehokkuutta lisäämällä ekologista suunnitelmallisuutta. Tutkimuksessa arvioitiin myös erilaisten metsänkäsittelymenetelmien vaikutuksia ekosysteemipalveluihin sekä paikkatietopohjaisen suojelupriorisoinnin toimivuutta suojeluun sopivien metsäalueiden tunnistamisessa.
Sosiaaliset olosuhteet jättävät jäljen vanhuuden toimintakykyyn25.11.2025 07:00:00 EET | Tiedote
Hyvä toimintakyky on edellytys itsenäiselle elämälle ja terveelle vanhenemiselle. Jyväskylän yliopiston gerontologian ja kansanterveyden uusi väitöstutkimus osoittaa, että ympäröivät sosiaaliset olosuhteet niin vanhuudessa kuin aiemmin elämässä, vaikuttavat merkittävästi siihen, miten pärjäämme vanhetessa.
Tutkimus: Varhaiskasvatuksen opettajilla ja kielivähemmistöön kuuluvilla vanhemmilla erilaisia käsityksiä lasten suomen kielen taidoista24.11.2025 09:32:44 EET | Tiedote
Kun monikielisen perheen lapsi aloittaa varhaiskasvatuksessa, alkaa paitsi uuden arjen, myös kielen oppimisen matka. Tutkimus paljastaa, miten kielivähemmistöperheiden lasten suomen kielen taitoa tarkastellaan varhaiskasvatuksessa ja millaisia jännitteitä se synnyttää vanhempien ja varhaiskasvattajien välille.
Väitös: Tietojärjestelmät sosiaalityössä – kriittisiä kokemuksia ja jännitteistä vuorovaikutusta24.11.2025 08:35:46 EET | Tiedote
YTL Katri Ylönen tutkii väitöskirjassaan sosiaalityöntekijöiden käyttäjäkokemuksia tietojärjestelmistä sekä vuorovaikutusta sosiaalityöntekijän ja tietojärjestelmän välillä asiakastyön käytännöissä.
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
