Väitös
pe 27.10.2017 klo 12.00, Jyväskylän yliopisto, Ylistönrinne, Ylistö, Kem4
FM Juha Hurmalaisen kemian väitöskirjan ”Experimental and computational studies of unconventional main group compounds: stable radicals and reactive intermediates” tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä professori Jaclyn Brusso (University of Ottawa) ja kustoksena professori Heikki Tuononen (Jyväskylän yliopisto). Väitös on englanninkielinen.
Radikaalit ovat yhdisteitä, joilla on yksi tai useampi pariton elektroni. Tämän vuoksi ne ovat tyypillisesti hyvin lyhytikäisiä yhdisteitä, jotka reagoivat kiivaasti niitä ympäröivän aineen kanssa. Lyhyt elinikä ja korkea reaktiivisuus ovat ominaisuuksia, jotka ovat tyypillisiä myös kemiallisten reaktioiden välituotteille; yhdisteille, jotka edeltävät reaktion varsinaisten tuotteiden muodostumista. Muokkaamalla radikaalien rakennetta sopivalla tavalla voidaan niiden stabiilisuutta lisätä. Vastaavasti kemiallisten reaktioiden välituotteita voidaan joissakin tapauksissa eristää niin, että niiden ominaisuuksia voidaan tutkia tavanomaisilla tutkimusmenetelmillä.
Hurmalaisen väitöstutkimuksessa oli kaksi pääasiallista tutkimussuuntaa. Ensimmäisen tavoite oli suunnitella ja valmistaa uusia pysyviä radikaaleja sekä tutkia niiden rakennetta ja kemiallisia ominaisuuksia. Toisessa tutkimushaarassa päämääränä oli tutkia valikoituja kemiallisia reaktioita ja pyrkiä karakterisoimaan reaktioissa esiintyvät välituotteet.
Esimerkkinä tutkimuksessa aikaansaadusta, aiemmin tuntemattomasta pysyvästä radikaalista voi mainita 2,2’-bikinoliinii-pohjaisen radikaalin, joka stabiloitiin koordinoimalla se pääryhmän alkuaineen kanssa. Tutkimuksessa havaittiin, että yhdisteen rakenneparametrejä voidaan käyttää sen elektronirakenteen määrityksessä.
Reaktiivisiin välituotteisiin keskittyvästä tutkimusvaiheesta voidaan nostaa esiin Lewisin happo-emäs-parien avulla tapahtuvassa hydrosilylaatioreaktiossa esiintyvän välituotteen karakterisointi. Kyseinen reaktio on yksi käytetyimmistä tavoista valmistaa organopiiyhdisteitä.
- Laskennallisten mallinnusmenetelmien avulla pystyimme selittämään, miksi juuri tässä tapauksessa välituote oli mahdollista eristää ja karakterisoida, Hurmalainen kertoo.
Reaktiiviset yhdisteet vaativat erikoisolosuhteet
Koska tutkittavat yhdisteet olivat pääsääntöisesti hyvin reaktiivisia, täytyi niitä valmistettaessa ja tutkittaessa käyttää ilma- ja kosteusherkille yhdisteille soveltuvia menetelmiä. Yhdisteitä käsiteltiin pääsääntöisesti olosuhteissa, joissa ilma oli korvattu kuivalla argonkaasulla. Olennaisimpia tutkimusmenetelmiä yhdisteitä karakterisoitaessa olivat yksikideröntgenkristallografia ja laskennalliset mallinnusmenetelmät sekä radikaaleja koskevassa tutkimuksessa edellä mainittujen lisäksi elektronimagneettinen resonanssispektroskopia.
- Kun radikaalien pysyvyyteen vaikuttavat tekijät tunnetaan tarkasti, voidaan suunnitella ja valmistaa uudenlaisia stabiileja radikaaleja. On ennakoitu, että pysyville radikaaleille voidaan tulevaisuudessa kehittää käytännön sovellutuksia, Hurmalainen kertoo ja jatkaa
- Niitä voitaisiin esimerkiksi käyttää magneettisissa tai sähköä johtavissa materiaaleissa, joko sellaisenaan tai ligandeina metallikomplekseissa. Selvittämällä kemiallisten reaktioiden välituotteiden ominaisuuksia, voidaan niistä saatavaan tietoon pohjautuen kehittää uusia, entistä parempia ja selektiivisempiä synteesireittejä. Näihin kysymyksiin väitöskirjatyön tulokset tuovat uutta tietoa ja tarjoavat runsaasti mahdollisuuksia jatkotutkimuksille.
Lisätietoja:
Juha Hurmalainen, 0408379978, [email protected]
Viestintäharjoittelija Sinikka Kauhanen, 040 8054483, [email protected]
Juha Hurmalainen valmistui ylioppilaaksi Lahden Lyseon lukiosta keväällä 2003. Hän valmistui filosofian maisteriksi Jyväskylän yliopistosta vuonna 2012 pääaineenaan epäorgaaninen ja analyyttinen kemia. Hurmalainen aloitti jatko-opinnot professori Heikki M. Tuonosen tutkimusryhmässä syksyllä 2012. Lukuvuoden 2014–2015 hän vietti tutkimusvierailulla Kanadassa (Saint Mary’s University, Halifax, NS).
Väitöskirja on julkaistu sarjassa Department of Chemistry, University of Jyväskylä Research Report numerolla 204, 89 s., Jyväskylä 2017, ISSN 0357-346X, ISBN 978-951-39-7184-7.
Kuva: Petteri Kivimäki
Jyväskylän yliopisto – tulevaisuuden palveluksessa vuodesta 1863.
Kauniilla puistokampuksellamme sykkii monitieteinen tiedeyliopisto – ihmisläheinen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomispäivänpolttaviin kysymyksiin.
Suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa juuri täältä, vuonna 1863. Siitä lähtien voimanlähteenämme on ollut moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Oppiminen ja opetus, liikunta, luonnontieteet, kielet, kulttuurintutkimus ja informaatioteknologia ovat painoalamme, joissa ajattelemme isosti ja kokeilemme rohkeasti.
Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi.
© Koodiviidakko Oy - Y-tunnus 1939962-1