Väitös: Uusia NMR-menetelmiä kemiallisten reaktioiden kuvaamiseen

Mikrofluidistiikka on pienien kaasu- ja nestemäärien hallintaan keskittyvä tieteen ja tekniikan ala, jonka tutkimus on voimakkaassa kasvussa. Pienen kokonsa vuoksi mikrofluidisilla siruilla on monia edullisia ominaisuuksia, joita ei voida saavuttaa normaaleissa laboratorioissa. Tämän vuoksi mikrofluidistiikka avaa merkittäviä uusia mahdollisuuksia sekä lääketieteessä että kemiassa. Se tekee esimerkiksi mahdolliseksi paikan päällä tapahtuvan analyysin.

Mikrofluidististen ilmiöiden ja sirujen ominaisuuksien tutkimiseen tarvitaan uusia menetelmiä. Väitöstutkimuksessa kehitettiin tehokkaampia ja tarkempia menetelmiä virtausten ja kemiallisten reaktioiden kuvaamiseen mikrofluidisissa siruissa sekä adsorboituneiden kaasujen määrän mittaamiseen. Työssä käytettiin ydinmagneettista resonanssispektroskopiaa (NMR-spektroskopia) ja mikroskooppista magneettikuvausta. Mittauksen herkkyyttä kasvatettiin useilla kertaluvuilla niin kutsutulla NMR:n etähavaitsemismenetelmällä, mikä mahdollisti tarkan analyysin mikrofluidisen sirun pienestä koosta huolimatta.

Väitöstyössä kehitettiin menetelmiä, joilla saadaan yksityiskohtaista tietoa kemiallisesta vaihdosta, kemiallisten reaktioiden välivaiheista ja mikrofluidisen sirun aktiivisista reaktioalueista. Työssä valmistettiin myös uuden tyyppisiä mikrofluidisia reaktoreita, joissa katalyyttinä toimineet platinananopartikkelit oli kiinnitetty reaktorikanavien pintaan atomikerroskasvatusmenetelmällä (ALD-menetelmällä). Kehitettyjä NMR-menetelmiä sovellettiin uusien reaktoreiden ominaisuuksien ja tehokkuuden tutkimisessa.

Väitöstyössä keksittiin myös uusi, nopea menetelmä kaasujen adsorption tutkimiseen. Menetelmä perustuu NMR:n etähavaitsemiskokeessa havaittuihin kaasujen virtausnopeuksien muutoksiin. Perinteisesti adsorptiota tutkitaan yhdelle kaasulle kerrallaan staattisissa olosuhteissa, kun taas monissa teknologisissa sovelluksissa, kuten filtteröinnissä, kaasujen seos virtaa adsorboivan materiaalin läpi. Väitöstyössä kehitetyllä menetelmällä pystytään mittaamaan samanaikaisesti kaikkien kaasukomponenttien adsorptiomäärät kaasujen virratessa adsorboivan materiaalin läpi.

----

Filosofian maisteri Anne Selent väittelee tohtoriksi Oulun yliopistossa perjantaina 24.11.2017. Fysiikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Remote Detection NMR Imaging of Chemical Reactions and Adsorption Phenomena (Kemiallisten reaktioiden ja adsorptioilmiön kuvaamista käyttäen NMR-spektroskopian etähavaitsemismenetelmää). Vastaväittäjänä toimii professori István Furó (KTH School of Chemical Science and Engineering, Ruotsi) ja kustoksena dosentti Ville-Veikko Telkki Oulun yliopistosta. Väitöstilaisuus pidetään Linnanmaalla salissa L10 klo 12 alkaen.
----

Oppiarvo ja nimi: Filosofian maisteri Anne Selent

Syntymäaika ja -paikka: 1987, Oulu

Yo-tutkintovuosi ja koulu: 2006, Merikosken lukio, Oulu