Väitös: Silkkipaperia ohuemmilla lasereilla ratkotaan tietoliikenteen, ilmastotutkimuksen ja lääketieteen haasteita
Miten valmistaa jotain, mitä ei voi nähdä paljain silmin tai koskettaa käsin? Heidi Tuorila etsii vastauksia tähän kysymykseen väitöstutkimuksessaan, joka käsittelee mikrometrikokoisten lasersirujen kehittyneitä valmistusmenetelmiä. Näillä hädin tuskin paljaalla silmällä näkyvillä siruilla voidaan luoda uuden sukupolven monikäyttöisiä valoa hyödyntäviä puolijohdepiirejä. Siruja voidaan käyttää esimerkiksi älykelloissa ja datakeskuksissa, mutta niitä on vaikea valmistaa.
Puolijohteisiin kuuluvasta piistä valmistetaan tällä hetkellä käytännössä kaikki maailman mikroprosessorit, joita löytyy tietokoneista tiskikoneisiin ja älykelloista autoihin. Nykyinen tietoyhteiskunta on riippuvainen mikrosiruista, joita Euroopan komission mukaan valmistettiin vuonna 2020 maailmanlaajuisesti biljoona kappaletta. Lisätäkseen omavaraisuusastettaan Eurooppa panostaa merkittävästi puolijohdeteknologian kehittämiseen esimerkiksi uuden sirusäädöksen avulla (European Chips Act).
Sähköiset mikropiirit ovat olleet käytössä jo pitkään ja niiden kysyntä jatkuu. Nyt rinnalle ovat tulossa valoon perustuvat mikropiirit, jotka voivat siirtää enemmän dataa nopeammin. Valon hyödyntäminen luo myös mahdollisuuksia mikropiireissä uusille ominaisuuksille, joita voidaan käyttää esimerkiksi kaasujen ja biologisten merkkiaineiden tunnistuksessa. Heidi Tuorila kertoo, että haasteena on kehittää pienikokoista teknologiaa, joka mahdollistaa suurten laboratoriolaitteiden pakkaamisen yhdelle sirulle, vaikkapa älykelloon.
– Tulevaisuudessa älykello voisi esimerkiksi seurata veresi merkkiainepitoisuuksia ilman retkeä verikokeisiin, Tuorila visioi.
Laajemmasta näkökulmasta piimikrosirujen sisältämien äärimmäisen pienikokoisten rakenteiden valmistaminen itsessään ei ole uutta, mutta vaatii suuria investointeja kehittyneisiin puhdastiloihin ja laitteistoihin. Valoon perustuvien piirien valmistuksessa uusia puolijohdemateriaaleja tarvitaan nimenomaan sirujen valonlähteiksi. Näiden lasersirujen liittäminen osaksi suurempaa piistä valmistettua mikropiiriä on yksi alan suurista haasteista.
Väitöskirjatyössään Heidi Tuorila ratkoo tätä ongelmaa kehittämällä lasersirujen valmistusmenetelmiä ja rakenteita, jotka mahdollistavat piin ja uusien puolijohdemateriaalien liittämisen yhteen. Valoa ohjaavien piirien rakenteet on kohdistettava toistensa kanssa muutaman sadan nanometrin tarkkuudella, muutoin valo ja sitä myöten data vuotavat pois. Sata nanometriä vastaa millin kymmenestuhannesosaa.
– On siis kyettävä varmistamaan materiaalien ja rakenteiden yhteensopivuus sellaisessa kokoluokassa, joka on aivan liian pieni, jotta voisimme kajota suoraan siruihin murskaamatta niitä. Välillä hyvinkin yksinkertaiselta kuulostava kappaleiden yhteensovitus muuttuu lähes mahdottomaksi, kun nuppineulan kärki mikroskoopilla katsottuna näyttää puunrungolta laserin rakenteiden rinnalla, hän havainnollistaa.
Tuorilan väitöstutkimuksessa erityistä on myös laaja kehitys- ja tutkimustyö erilaisten materiaalien parissa. Hänen mukaansa eri materiaalit mahdollistavat erilaisia sovelluskohteita ja työssä kehitetyt ratkaisut palvelevat laajaa sovelluskenttää.
Heidi Tuorila toteutti väitöskirjatutkimuksensa Optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa (ORC) Tampereen yliopistossa valvojinaan professori Mircea Guina ja TkT Jukka Viheriälä. Tutkimustyö tehtiin tiiviissä yhteistyössä VTT:n piifotoniikkaryhmän ja Irlannin Tyndall instituutin kanssa. Tutkimusta rahoittivat useat EU-projektit, Business Finland ja Suomen Akatemian fotoniikan tutkimuksen ja innovaatioiden lippulaiva PREIN.
Väitöstilaisuus torstaina 14. marraskuuta
Diplomi-insinööri Heidi Tuorilan fotoniikan kuuluva väitöskirja “Advanced GaAs, InP and GaSb optoelectronics for hybrid photonic integrated circuits” tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa torstaina 14.11.2024 kello 12:00 Hervannan kampuksella, Tietotalon auditoriossa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere).
Vastaväittäjänä toimii professori Ilkka Tittonen Aalto yliopistosta. Kustoksena toimii professori Mircea Guina Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnasta.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Heidi Tuorila
041 528 5183
heidi.tuorila@tuni.fi
Kuvat
Linkit
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 22 000 opiskelijaa ja henkilöstöä yli 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: Vaikea sydäninfarkti lisää myöhemmän äkillisen sydänpysähdyksen riskiä20.11.2024 08:40:00 EET | Tiedote
Lääketieteen lisensiaatti Markus Hautamäen väitöstutkimus osoitti yhteyden aiemman sydäninfarktin vaikeusasteen ja myöhemmän äkillisen sydänpysähdyksen välillä. Sydäninfarktin vakavuutta voidaan arvioida suhteellisen helposti GRACE-pisteytyksen avulla. Tutkimuksen perusteella GRACE-pisteytyksen ennustearvoa sydäninfarktin yhteydessä voisi olla mahdollista parantaa.
Laaja yhteistyöhanke kehittää muistisairaiden ihmisten hoitoa ja kohtaamista hoivakodeissa18.11.2024 10:57:47 EET | Tiedote
Tampereen yliopiston, Tampereen ammattikorkeakoulun ja Pirkanmaan muistiyhdistyksen yhteistyöhanke lähtee tukemaan muistisairaiden ihmisten hyvää hoitoa ja kohtaamista.
Väitös: Digiyhteiskunnassa tarvitaan lisää tietoisuutta datapohjaisista alustoista, jotka hyödyntävät algoritmeja18.11.2024 10:00:00 EET | Tiedote
Akateemisissa ja julkisissa keskusteluissa varoitellaan sosiaalisen median ja hakukoneiden näkymättömistä prosesseista, jotka ovat riski demokratialle ja ihmisoikeuksille. Guna Spuravan väitöskirja peräänkuuluttaa parempaa tietoisuutta siitä, miten datapohjaiset, algoritmien ohjaamat alustat toimivat ja kuinka ne vaikuttavat arkeemme.
Väitös: Kulttuurin arvoa perustellaan sen kyvyllä ratkaista yhteiskunnallisia kriisejä18.11.2024 09:25:50 EET | Tiedote
Taloudesta on tullut merkittävä kulttuurin arvon mittari, johon vetoavat niin poliittiset päättäjät kuin kulttuuri- ja taidealojen toimijat. Taloudellisten vaikutusten lisäksi kulttuurilta ja taiteelta odotetaan ratkaisuja kulloisiinkin yhteiskunnallisiin ongelmiin ja kriiseihin. Näillä odotuksilla voi olla vaikutuksena siihen, minkälainen kulttuuri nähdään yhteiskunnassa arvokkaaksi. Yhteiskuntatieteiden maisteri Kaisa Murtoniemi tutki väitöskirjassaan 2010-luvulla Suomessa käytyjä kulttuuria koskevia keskusteluja tarkastellakseen kulttuurin arvoa niin sanotussa kilpailukyky-yhteiskunnassa.
Väitös: Kirjallisuuden näkymättömät sankarit nostavat esiin suomentajien ammatillisen toimijuuden ja alan haasteet11.11.2024 09:34:49 EET | Tiedote
FM Anu Heinon väitöstutkimus antaa äänen suomalaisille kirjallisuuden suomentajille ja tuo esiin tämän kulttuurisesti merkittävän, mutta usein melko näkymättömäksi jäävän ammattiryhmän työn ja roolin suomalaisessa kirjallisuuskentässä. Tutkimus keskittyy suomentajien omiin kertomuksiin. Sen keskeinen tavoite on korostaa suomentajien työn merkitystä ja vahvistaa heidän toimijuuttaan omalla alallaan.
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