Oulun yliopisto

Väitös: Sidotut tilat erilaisissa kvanttiaaltojohteissa

Jaa

Kvanttiaaltojohteilla voidaan havainnollistaa esimerkiksi mikrokokoisten puolijohderakenteiden toimintaa. Sovellusten kannalta on tärkeää tietää mahdollisten sidottujen tilojen olemassaolo, sillä niillä voi olla suuri vaikutus laitteen toimivuuteen.

Väitöstutkimuksessa on tutkittu kolmeen erityyppiseen kvanttiaaltojohteeseen liittyvää ominaisarvo-ongelmaa ja erityisesti niin kutsuttujen sidottujen tilojen esiintymistä. Tutkimuksessa aaltojohteiden geometriaa muutettiin vaiheittain, ja havaittiin, että pienetkin muutokset aaltojohteen geometriassa voivat johtaa tuntuviin muutoksiin diskreetissä spektrissä eli sidottujen tilojen esiintymisessä.

Kvanttiaaltojohteet ovat systeemejä, joissa aallon eteneminen on rajoitettu tiettyihin suuntiin ja jossa aaltojohteen koko poikittaissuunnassa on huomattavan pieni. Aaltojohteen kiderakenne, puhtaus ja pieni koko poikittaissuunnassa johtavat siihen, että partikkelin liikettä aaltojohteessa dominoivat kvanttimekaaniset lait. Tutkimuksemme kvanttiaaltojohteet muistuttavat geometrialtaan Y-, Z- ja C-kirjainta. Poikittaissuunnassa aaltojohteen leveyden annetaan osin hieman muuttua.

Ominaisarvo-ongelmassa keskitymme diskreettiin spektriin, sillä diskreetin spektrin ollessa epätyhjä, aaltoliike ei etene johteessa kyseisellä taajuudella, ja syntyy niin kutsuttu sidottu tila. Esimerkiksi suoran kvanttiaaltojohteen taipuminen aiheuttaa sidotun tilan, samoin kuin aaltojohteen leveydessä oleva pullistuma.

Sidottujen tilojen esiintymistä voidaan tutkia ratkaisemalla Laplacen ominaisarvo-ongelma Dirichlet’n nollareunaehdoilla kyseisessä aaltojohteessa. Yleisesti osittaisdifferentiaalioperaattoreihin liittyvät ominaisarvo-ongelmat ovat analyyttisesti ratkaistavissa ainoastaan hyvin yksinkertaisten geometrioiden kohdalla. Oleellisen spektrin alapuolella olevia ominaisarvoja voidaan etsiä variaatiomenetelmin, erityisesti voidaan selvittää ominaisarvojen lukumäärää, mutta tarkkaa kuvaa ominaisarvojen sijainnista diskreetissä spektrissä ei useimmiten saada. Toinen tapa lähestyä ongelmaa on numeerinen ratkaiseminen esimerkiksi elementtimenetelmää käyttäen. Kolmantena lähestymistapana on käytetty asymptoottista analyysia kuvaamaan ominaisarvoissa tapahtuvaa muutosta geometrian muuttuessa.

---

Filosofian maisteri Pauliina Uusitalo väittelee tohtoriksi Oulun yliopistossa lauantaina 11.11.2017. Teknillisen matematiikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on The bound states in the quantum waveguides of shape Y, Z, and C (Sidotut tilat erilaisissa kvanttiaaltojohteissa). Vastaväittäjän toimii professori Pekka Neittaanmäki Jyväskylän yliopistosta ja kustoksena professori Keijo Ruotsalainen. Väitöstilaisuus alkaa Linnanmaalla salissa L10 kello 12.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Viestinnän asiantuntija Kaisu Innanen, Oulun yliopisto, p. 050 4344 261, kaisu.innanen@oulu.fi

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000http://www.oulu.fi/yliopisto/

 

Oulun yliopisto
Viestintä, markkinointi ja yhteiskuntasuhteet
PL 8000
90014 Oulun yliopisto
viestintä (@) oulu.fi
0294 484 091

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista jo ennen kuin ne uutisoidaan? Kun tilaat tiedotteemme tältä julkaisijalta, saat ne sähköpostiisi yhtä aikaa suomalaisen median kanssa. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Väitös: Hampaiden erosiivinen kuluminen on yleistä suomalaisilla aikuisilla – perimä saattaa osin selittää eroosioalttiutta12.1.2018 11:26Tiedote

Väitöstutkimuksessa osoitetaan ensimmäistä kertaa hampaiden erosiivisen kulumisen eli liukenemisen olevan yleinen löydös suomalaisilla aikuisilla. Hampaiden kemiallista kulumista voi aiheuttaa mikä tahansa hapan aines päästessään kosketuksiin hammaskiilteen tai hammasluun kanssa. Lähes puolella tutkituista 44-46-vuotiaista suomalaisista aikuisista oli erosiivista kulumista, joka vaatisi vähintään ennaltaehkäiseviä toimia. Miehillä riski erosiiviselle kulumiselle oli yli kaksinkertainen naisiin verrattuna. Lisäksi niillä tutkituilla, joilla oli paljon korjaavan hoidon tarvetta reikiintymisen vuoksi, oli lähes kolminkertainen riski eroosiomuutosten löytymiselle hampaista.

Väitös: Väsyttävät lääkkeet ovat ikäihmisillä yhteydessä heikkoon suun terveyteen12.1.2018 10:31Tiedote

Väsymystä aiheuttavien lääkkeiden käyttö on ikääntyneillä henkilöillä yhteydessä puutteelliseen suuhygieniaan sekä huonoon suun terveyteen. Antti Tiisanojan väitöstutkimuksessa altistumista väsyttäville lääkkeille ja niiden käyttöä mitattiin sedatiivikuorman avulla. Sedatiivikuorma kuvastaa kokonaislääkityksestä aiheutuvaa väsyttävää vaikutusta ja tämän menetelmän käyttö erottaa väitöstutkimuksen aiemmista tutkimuksista.

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 STT Infossa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme