Tampereen yliopisto

Väitös: Triplettienergiansiirron hallinta mahdollistaa sovellukset aurinkoenergiassa ja lääketieteessä

Jaa

Triplettienergiansiirrolla voidaan virittää molekyylejä epäsuorasti, mitä voidaan hyödyntää valon ylöskonversiossa ja valokytkennässä. DI Jussi Isokuortti toteaa väitöskirjassaan, että näiden prosessien tehostaminen vaatii niiden termodynamiikan sekä niihin osallistuvien molekyylien ominaisuuksien perusteellista tutkimusta. Sovelluskohteita löytyy esimerkiksi aurinkoenergian tuotannossa tai lääketieteessä.

Jussi Isokuortti. Kuva: Cristina Palma
Jussi Isokuortti. Kuva: Cristina Palma

Monet valoon liittyvät teknologiat perustuvat ilmiöihin, joissa on osallisena nk. triplettitiloja. Tyypillisesti triplettitiloja on pidetty haitallisina, sillä ne voivat esimerkiksi olla ”pimeitä” eli eivät emittoi valoa tai ne voivat reagoida hapen kanssa vahingoittaen systeemin toimintaa.

– Triplettitilojen on pitkään ajateltu olevan joko kuriositeetteja tai suorastaan haitallisia. Nämä asenteet ovat kuitenkin tällä vuosituhannella alkaneet muuttua, kun triplettitiloja on opittu hyödyntämään ja hallitsemaan. Esimerkiksi puhelimien näyttöjen orgaaniset LEDit tai syövän hoitoon käytettävä fotodynaaminen terapia perustuvat triplettitiloihin, Jussi Isokuortti valottaa.

Yksi triplettitilojen olennaisista ominaisuuksista on niiden kyky siirtyä molekyyliltä toiselle. Tällä triplettienergiansiirrolla voidaan siis virittää molekyylejä triplettitiloille epäsuorasti niin sanottujen valoherkistimien avulla.

– Valoherkistäjät ovat väriainemolekyylejä, jotka valoa absorboidessaan tuottavat suurella todennäköisyydellä virittyneitä triplettitiloja. Nämä viritetyt triplettitilat voidaan sitten siirtää molekyyleille, jotka eivät muuten muodostaisi triplettitiloja, Isokuortti selventää.

Epäsuoraa triplettitilojen viritystä voidaan käyttää esimerkiksi uusien molekyylien synteesien valokatalyysissa tai, kuten Isokuortin väitöskirjassa, valon ylöskonversiossa ja valokytkennässä.

Valon ylöskonversiossa virittävän valon aallonpituus muutetaan lyhyemmäksi eli systeemin absorboima punainen valo muutetaan siniseksi emissioksi. Ilmiötä voidaan hyödyntää muun muassa aurinkokennojen tehokkuuden parantamiseen, valolla tapahtuvaan 3D-tulostukseen tai lääkkeenvapautukseen kudoksessa. Valokytkennässä taas valoviritys muuttaa molekyylin eli valokytkimen rakennetta ja siten ominaisuuksia, mikä mahdollistaa monia sovelluksia aurinkoenergian varastoinnista ja robotiikasta lääketieteeseen. Valokytkimien epäsuora viritys triplettienergiansiirrolla mahdollistaa näiden systeemien virittämisen pidemmillä aallonpituuksilla. Tällä on suuri merkitys erityisesti lääketieteessä, koska ihon läpäisee vain punainen tai infrapunavalo.

– Väitöskirjassani tutkin, miten viritysenergian luovuttajien eli valoherkistäjien sekä vastaanottajien ominaisuudet vaikuttavat triplettienergiansiirron termodynamiikkaan. Näitä oppeja käytettiin ylöskonversion tehokkuuden parantamiseen ja valokytkennän viritysaallonpituuksien pidentämiseen jopa infrapuna-alueelle, Isokuortti tiivistää.

Hyvinkäältä kotoisin oleva Jussi Isokuortti aloitti yliopiston mielessään matematiikan ja luonnontieteiden aineenopettajaopinnot, kunnes useampi kesä tutkimusapulaisena johdatteli hänet tutkijaksi. Valmistuttuaan diplomi-insinööriksi vuonna 2019 hän aloitti tohtoriopinnot professori Timo Laaksosen Supramolecular chemistry of bio- and nanomaterials -ryhmässä. Tohtorinhatun saatuaan hän jatkaa valokemian tutkimusta Yhdysvalloissa University of Texas at Austinissa.

DI Jussi Isokuortin väitöskirja Triplet Energy Transfer in Photon Upconversion and Photoswitching tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 10.6.2022 klo 12 Hervannan kampuksen Festia-rakennuksen salissa FA032, Pieni Sali 1 (Korkeakoulunkatu 8, Tampere). Vastaväittelijänä toimii professori Kasper Moth-Poulsen ICREA- ja ICMAB-CSIC-instituuteista. Kustoksena toimii professori Timo Laaksonen tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Jussi Isokuortti
jussi.isokuortti@tuni.fi

Kuvat

Jussi Isokuortti. Kuva: Cristina Palma
Jussi Isokuortti. Kuva: Cristina Palma
Lataa
Jussi Isokuortti. Originaali. Kuva: Cristina Palma
Jussi Isokuortti. Originaali. Kuva: Cristina Palma
Lataa

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa. 

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 Tampereen yliopisto

Väitös: Yritysten tulee linjata arvonluontinsa taloudellisten, sosiaalisten ja ekologisten kestävyystavoitteiden kanssa23.6.2022 14:52:05 EEST | Tiedote

Vallitsevat liiketoiminta- ja arvonluontimallit korostavat edelleen liiketoiminnan ja asiakkaiden näkökulmia jättäen muut sidosryhmät vähemmälle huomiolle. KTM Riikka Tapaninahon väitöskirja tarjoaa vaihtoehtoisen mallin tyypillisille käsityksille liiketoiminnasta ja arvonluonnista. Erityisesti viimeaikaiset globaalit kriisit ovat osoittaneet, kuinka riippuvaisia olemme toisistamme ja luonnonympäristöstä niin paikallisesti kuin globaalisti. Näiden riippuvuuksien ja suhteiden ymmärtäminen tulisi olla tämän päivän johtajien ydinosaamista.

Väitös: Robotit ovat tulossa työelämään, mutta työkavereina ne koetaan uhaksi21.6.2022 15:05:10 EEST | Tiedote

YTM Nina Savelan sosiaalipsykologian väitöskirja tarkastelee robotteihin kohdistuvia ennakkoasenteita. Lisääntyvä vuorovaikutus robottien kanssa työpaikoilla herättää epämukavuutta sekä haastaa työhön ja työyhteisöön sitoutumista. Väitöstutkimus esittää, että robottien esitteleminen työntekijöinä korostaa niiden sosiaalista toimijuutta, mikä uhkaa ihmisten identiteettiä ja auktoriteettiasemaa.

Väitös: Aktivoiva alkuverryttely ehkäisee liikuntavammoja lasten jalkapallossa21.6.2022 09:00:17 EEST | Tiedote

Sekä äkilliset liikuntavammat että rasitusvammat ovat yleisiä lasten jalkapalloharrastuksessa. LL Matias Hilska havaitsi väitöstutkimuksessaan, että jopa kolmasosa ilman kontaktia sattuvista alaraajavammoista voidaan ehkäistä hermo-lihasjärjestelmää aktivoivan alkuverryttelyn avulla. Suurin vammoilta suojaava vaikutus saavutetaan harjoittelemalla säännöllisesti 2–3 kertaa viikossa.

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