Tiedotteet

Näytä tiedotekategoriat

Etusivu » Tiedotteet » Tiede ja tutkimus » Väitös: Uutta tietoa grafeeneista magneettisen resonanssin ja magneto-optisen ilmiön avulla

Oulun yliopisto

Väitös: Uutta tietoa grafeeneista magneettisen resonanssin ja magneto-optisen ilmiön avulla

Tiedote.
Julkaistu: 17.08.2015 klo 12:11
Julkaisija: Oulun yliopisto

Väitöskirjatyössä on tutkittu grafeenin ja sen kemiallisten johdannaisten magneettisen resonanssin ja magneto-optisia ominaisuuksia käyttämällä tarkkoja kvanttikemiallisia laskentamenetelmiä. Grafeeni on kaksiulotteinen materiaali, joka koostuu ainoastaan toisiinsa liittyneistä hiiliatomeista. Se on kaikkien aikojen ohuin valmistettu materiaali. Johtuen materiaalin lähestulkoon läpinäkyvyydestä, satoja kertoja terästä suuremmasta lujuudesta sekä poikkeuksellisen korkeasta lämmön- ja sähkönjohtavuudesta, grafeeni ja sen johdannaiset ovatkin yksi tämän hetken materiaalitieteen suosituimmista tutkimuskohteista. 

Tästä huolimatta grafeenimateriaalien magneettisen resonanssin ominaisuudet tunnetaan vielä huonosti. Hyvin yleisiä materiaalin karakterisointimenetelmiä, kuten ydinmagneettista resonanssia (NMR) ja elektronispinresonanssia (ESR), ei juurikaan hyödynnetä grafeenien rakenteellisissa tutkimuksissa. 

Tutkimuksessa saatiin uutta atomitason informaatiota grafeenimateriaalien ominaisuuksista niin puhtaassa grafeenissa, kuin myös grafeeneissa, joihin on lisätty vetyä tai fluoria. Työssä määritettiin NMR-spektroskooppiset parametrit näille kaksiulotteisille grafeenimateriaaleille ja lisäksi niitä vastaaville, äärellisen kokoisille grafeenimolekyyleille, ns. grafeenilastuille. Hilavirheellisiä grafeeneja tutkittiin ESR- ja paramagneettisen NMR-tekniikan parametrien laskuilla. Hilavirheen, kuten yhden puuttuvan tai ylimääräisen atomin, todettiin aiheuttavan erittäin merkittäviä spektroskooppisia efektejä.  

Väitöstyössä suoritettujen laskujen avulla osoitettiin lisäksi, että magneto-optista ilmiötä voidaan käyttää äärellisen kokoisten grafeenilastujen erotteluun. Erikokoisia grafeenilastuja tutkittiin niin sanotun Faradayn rotaatioilmiön avulla. Ilmiö perustuu laservalon polarisaatiotason kääntymiseen sen kulkiessa materiaalin läpi, jossa vaikuttaa valon etenemissuuntainen magneettikenttä. Erikokoisten grafeenilastujen ja vetypitoisuuksien, samoin kuin lastujen reuna-alueiden muodot, havaittiin aiheuttavan valon polarisaatiotason karakteristisen kääntymisen.   

Tutkimuksessa saatiin vahvaa näyttöä käytettyjen menetelmien käyttökelpoisuudesta grafeenimateriaalien tarkkaan atomitason tutkimiseen. Työssä osoitettiin tarkasteltujen spektroskooppisten parametrien erittäin suuri herkkyys grafeenimateriaalien elektroni- ja atomirakenteelle. Saadut tulokset auttavat kokeellisiin havaintoihin pyrkimisessä ja ovat myös hyödynnettävissä muiden grafeeni- ja hiilimateriaalien tutkimuksessa.

- - -

Filosofian maisteri Jarkko Vähäkangas väittelee Oulun yliopistossa torstaina 20.8.2015. Fysiikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on Extended and Finite Graphenes: Computational Studies of Magnetic resonance and Magneto-Optic Properties (Laskennallisia tutkimuksia grafeenien magneettisen resonanssin ja magneto-optisista ominaisuuksista) . Vastaväittäjänä toimii professori Oleg Yazyev (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Sveitsi) ja kustoksena professori Juha Vaara. Väitöstilaisuus alkaa Linnanmaalla OP-salissa (L10) kello 12.

- - -

Oppiarvo ja nimi:
Filosofian maisteri Jarkko Vähäkangas

Syntymäaika ja -paikka:
1984 Ylivieska

Yo-tutkintovuosi ja koulu:
2003 Ylivieskan lukio

Nykyinen työpaikka:
Oulun yliopisto
044 345 6417

Tiedekunta ja laitos:
Luonnontieteellinen tiedekunta, NMR-ryhmä
0294 480 000

Väittelijän yhteystiedot:
jarkko.vahakangas@oulu.fi

Hae kategoriasta

ePressin asiakkaita
Trafi Radisson Blu Tellabs