Ultralyhyiden laserpulssien avulla tehtävä muokkaus on uusi menetelmä 2D-materiaalipohjaisten laitteiden valmistukseen
Uusi yhteistutkimus paljastaa ultralyhyiden laserpulssien huomattavan potentiaalin tarjota uusia ratkaisuja 2D-materiaalien käsittelyyn ja valmistamiseen. Tästä olisi apua useille teknologian kehittäjille ja teollisuudelle, jotka kehittävät esimerkiksi nopeita valoilmaisimia, joustavaa elektroniikkaa, biohybridejä ja tulevaisuuden aurinkokennoja.
![Jyväskylän yliopiston tutkijat Aleksei Emelianov ja Mika Pettersson ovat olleet mukana tutkimassa Ultralyhyitä laserpulsseja, mikä on uusi keino materiaalien ominaisuuksien muokkaamiselle nanotasolla.](/data/images/public/69817172/70346776/a98b36d2-ccf8-468c-8e23-8829ece17304-w_720.png)
2D-materiaalien, kuten grafeenin ja siirtymämetallidikalkogenidien (TMD) , muokkaaminen on tärkeää kehitettäessä tulevaisuuden teknologioita. Kyseisillä materiaaleilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten korkea sähkönjohtavuus, mekaaninen joustavuus ja säädettävät optiset ominaisuudet. Perinteiset käsittelymenetelmät eivät kuitenkaan ole riittävän tarkkoja ja voivat aiheuttaa materiaaleihin lämpövaurioita. Ultralyhyillä laserpulsseilla tehtävä käsittely tarjoaakin uudenlaisen keinon materiaalien ominaisuuksien muokkaamiselle nanotasolla.
Ultralyhyiden pulssien laser materiaalien muokkaamiseen
Jyväskylän yliopiston tutkijat Aleksei Emelianov ja Mika Pettersson sekä Ivan Bobrinetskiy Biosense-instituutista (Serbia) ovat tutkineet ultranopeaa lasertekniikkaa 2D-kerrosmateriaalien ja van der Waals (vdW)-heterorakenteiden muokkaamiseen.
- Ultralyhyiden laserpulssien käsittely on osoittautunut hyvinkin monipuoliseksi tekniikaksi materiaalien muokkaamisessa. Samalla se tarjoaa ratkaisun esimerkiksi lämpökysymyksiin. On havaittu, että ultralyhyiden laserpulssien ja 2D-materiaalien atomihilan väliset epälineaariset vuorovaikutukset vaikuttavat olennaisesti niiden kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin, kertoo tutkijatohtori Aleksei Emelianov Jyväskylän yliopistosta.
Atomikerrosten sisäisten energiatilojen ja ultralyhyiden laserpulssien välisen vuorovaikutuksen avulla on mahdollista saavuttaa muokkausresoluutio jopa nanometritasolle asti. Tarkoitus on kehittää uusia sovelluksia fotoni-, kvantti- ja anturitekniikoihin.
- Ultranopeaa valon ja aineen vuorovaikutusta tutkitaan alhaisen dimension materiaalien ainutlaatuisten optisten ominaisuuksien vuoksi, kertoo Emelianov. Tutkimuksessamme havaitsimme, että ultranopealla laserprosessoinnilla on potentiaalia tulla uudeksi teknologiseksi välineeksi 2D-materiaalien ominaisuuksien manipulointiin, hän jatkaa.
Lupaavia uusia edistysaskeleita
Kyky käsitellä 2D-materiaaleja nanokoon mittakaavassa avaa lukuisia mahdollisuuksia uusien fotoniikka-, elektroniikka- ja anturisovellusten kehittämiseen. Mahdollisia sovelluksia ovat esimerkiksi nopeat valodetektorit, joustava elektroniikka, biohybridit ja seuraavan sukupolven aurinkokennot. Ultranopean laserkäsittelyn tarkkuus mahdollistaa monimutkaisten mikro- ja nanomittakaavan rakenteiden luomisen, joita voidaan hyödyntää telekommunikaatiossa, lääketieteellisessä diagnostiikassa ja ympäristön monitoroinnissa.
- On yllättävää, miten monipuolisia ultralyhyitä pulsseja tuottavat, eli ultranopeat laserit ovat 2D-materiaalien muokkaamisessa. On erittäin todennäköistä, että laserit voivat tarjota uudenlaisia ratkaisuja 2D-materiaalien käsittelyyn monille teknologian kehittäjille, iloitsee professori Mika Pettersson Jyväskylän yliopistosta.
Tutkimuksissa on saavutettu merkittäviä edistysaskelia, mutta lisääkin tutkimustietoa kaivataan.
- Laserien ja 2D-materiaalien välisen ultranopean vuorovaikutuksen fysikaalisia perusteita on vielä tutkittava enemmän, sanoo Ivan Bobrinetskiy. Näihin ei pitäisi sisältyä vain 2D-materiaalin atomihilan ja valon välisiä vuorovaikutuksia, vaan niihin liittyy myös ympäristö ja substraatit, mikä tekee näiden prosessien fysiikasta monimutkaisempaa, mutta samalla jännittävää, hän jatkaa.
Artikkelin tiedot:
- Ultrafast Laser Processing of 2D Materials: Novel Routes to Advanced Devices, Aleksei V. Emelianov, Mika Pettersson, Ivan I. Bobrinetskiy, Advanced Materials, 17.5.2024
- DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202402907
- Linkki artikkeliin: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202402907
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tutkijatohtori Aleksei Emelianov, aleksei.a.emelianov@jyu.fi, +358453205641
Professori Mika Petterson, mika.j.pettersson@jyu.fi, +358503109969
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
![Jyväskylän yliopiston tutkijat Aleksei Emelianov ja Mika Pettersson ovat olleet mukana tutkimassa Ultralyhyitä laserpulsseja, mikä on uusi keino materiaalien ominaisuuksien muokkaamiselle nanotasolla.](/data/images/public/69817172/70346776/a98b36d2-ccf8-468c-8e23-8829ece17304-w_240.png)
Jyväskylän keskustassa sijaitsevan yliopiston kauniilla puistokampuksella sykkii monitieteinen ja moderni tiedeyliopisto – ihmisläheinen ja dynaaminen yhteisö, jonka 2500 asiantuntijaa ja 15 000 opiskelijaa etsivät ja löytävät vastauksia huomisen kysymyksiin. Jyväskylän yliopisto on ollut tulevaisuuden palveluksessa jo vuodesta 1863, jolloin suomenkielinen opettajankoulutus sai alkunsa täältä. Voimanlähteenämme on moniarvoinen vuoropuhelu tutkimuksen, koulutuksen ja yhteiskunnan välillä. Vaalimme tutkimuksen ja koulutuksen tasapainoa sekä ajattelun avoimuutta – sytytämme taidon, tiedon ja intohimon elää viisaasti ihmiskunnan parhaaksi. www.jyu.fi
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 Jyväskylän yliopisto
Jyväskylän yliopisto mukana selvittämässä puupintojen antiviraalisia ominaisuuksia27.6.2024 07:10:00 EEST | Tiedote
Itä-Suomen yliopiston ja Jyväskylän yliopiston yhteistutkimus valottaa eri puulajien mahdollisia antiviraalisia ominaisuuksia. Puupinnat voivat vähentää virustautien leviämistä ja on yksi keino taistella viruksia ja bakteereja vastaan.
Mistä keinot uusiin läpimurtoihin? Chydenius-seminaari tuo keskusteluun innovaatioiden ja talouden yhteyden25.6.2024 14:23:54 EEST | Tiedote
Kokkolan Chydenius-seminaari järjestetään perjantaina 28.6. (klo 12.30–16) Kokkolan kaupungintalon Kokkolasalissa. Seminaarin otsikkona on ”Talouskasvu vaatii innovaatioita – Mistä keinot uusiin läpimurtoihin?”. Puhujina mm. Aki Kangasharju, Pasi Kuoppamäki, Ulla Lassi, Matias Mäkynen ja Riikka Heikinheimo.
Jyväskylän yliopisto mukana Porin Suomi-areena-tapahtumassa: Pitäisikö koulun muuttua?25.6.2024 14:22:00 EEST | Tiedote
Koulu on ollut pitkään suomalaisille ylpeyden aihe. Nyt PISA-tulokset heikkenevät ja yhä useampi voi huonosti. Mikä mättää? Mitä koulussa pitäisi muuttaa? Jyväskylän yliopiston järjestämään paneelikeskusteluun Porin Suomi-areenaan saapuvat keskustelemaan muun muassa kansanedustaja Minja Koskela ja OKM:n erityisasiantuntija Venla Bernelius.
Sotilaan kuormittumisesta reaaliaikaista tietoa puettavalla teknologialla25.6.2024 07:00:00 EEST | Tiedote
Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellinen tiedekunta on valittu yhdeksi Puolustusvoimien tutkimusohjelman 2025 päävastuulliseksi toteuttajaksi. Liikuntatieteellinen tiedekunta vastaa projektista, jossa luodaan puettava sensoriratkaisu taistelijan fyysisen toimintakyvyn, kuormitustilan sekä suorituskyvyn reaaliaikaiseen seurantaan ja tiedon tallentamiseen. Lisäksi projektissa kehitetään fyysisen toimintakyvyn arviointijärjestelmä, jolla mitataan sotilaan fyysisiä ominaisuuksia.
Rahoitusta seuraavan sukupolven kvanttimateriaalien tutkimiseksi25.6.2024 06:45:00 EEST | Tiedote
Jane ja Aatos Erkon säätiö on myöntänyt 484 000 euron rahoituksen Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen yliopistonlehtori Riku Tuoviselle. Nelivuotisen tutkimushankkeen tarkoituksena on kehittää teoreettisia ja laskennallisia työkaluja epätasapainotilan kvanttimateriaalien tutkimiseksi.
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