Väitös: Supertietokoneilla suunnitellaan katalyyttejä hiilidioksidin hyötykäyttöön ja kierrätykseen (Lempelto)
Katalyytit ovat vastuussa monien nykyisten kemiallisten prosessien toimivuudesta, mahdollistaen esimerkiksi polymeerien, lannoitteiden sekä kemian- ja lääketeollisuuden lähtöaineiden valmistamisen puhtaasti ja energiatehokkaasti. Nyt niistä etsitään ratkaisuja kestävän tulevaisuuden haasteisiin ja ilmastonmuutoksen hidastamiseen. Aku Lempelto tutki kemian alan väitöskirjassaan hiilidioksidin muuntamiseen metanoliksi sopivia kuparipohjaisia katalyyttejä. Hän käytti työssään hyväkseen kvanttimekaniikkaan perustuvia laskennallisia mallinnusmenetelmiä.
Ilmakehästä tai teollisuuden kaasupäästöistä kerätty hiilidioksidi voidaan yhdessä vedyn kanssa muuntaa metanoliksi tai muunlaisiksi hiilipohjaisiksi tuotteiksi käyttäen esimerkiksi heterogeenisiä metalli‒metallioksidikatalyyttejä. Jos prosessiin käytetty energia tuotetaan uusiutuvista lähteistä, luodaan käytännössä hiilinegatiivinen tapa kierrättää haitalliset päästöt hyödyllisiksi kemikaaleiksi ja polttoaineiksi.
Aku Lempelto tarkasteli Jyväskylän yliopiston väitöskirjatyössään metanolin tuotantoon soveltuvia kupari–sinkki–zirkoniakatalyyttejä. Katalyyttejä tutkittiin kvanttikemiaan perustuvilla laskennallisilla malleilla yhdistettynä ne termodynaamiseen ja kineettiseen matemaattiseen tarkasteluun.
- Väitöstutkimusta tehtiin yhteistyössä Aalto-yliopiston katalyysin tutkimusryhmän kanssa. Laskennallisia malleja sovellettiin atomikerroskasvatuksella valmistettujen todellisten katalyyttien karakterisointiin, selventää Aku Lempelto Jyväskylän yliopistosta.
Katse sinne, missä katalyytti ja kantaja kohtaavat
Nykytiedon valossa katalyytin aktiivisuuden katsotaan syntyvän aktiivisista kohdista metallin ja kantajamateriaalin välisellä rajapinnalla. Väitöstyössä tarkasteltiin rajapinnan muodon ja sinkkipromoottorin rooleja hiilidioksidin aktivoinnissa ja metanolin syntymisessä.
- Tuloksemme osoittavat, kuinka sinkkikeskukset pystyvät valikoivasti stabiloimaan rajapintaan kiinnittyviä reaktiovälituotteita ja siten vaikuttamaan reaktiomekanismiin ja mahdollisesti prosessissa vapautuvien sivutuotteiden määrään, kertoo Lempelto.
Mallinnukseen yhdistetty termodynaaminen tarkastelu ehdottaa zirkoniaan kiinnittyneiden sinkkidioksidipartikkeleiden pysyvän hapettuneessa muodossa myös hyvin pelkistävissä reaktio-olosuhteissa. Se myös viittaa sinkkipromoottorin kykyyn vastustaa kasaantumista zirkoniapinnalla ja metalli–oksidi rajapinnalla.
- Tulokset siis tarjoavat aiempaa tarkemman atomitason näkymän systeemin koostumukseen ja toimintaan realistisissa olosuhteissa. Lisäksi ne toimivat perustana entistä aktiivisempien katalyyttirakenteiden valmistamiseksi, sanoo Lempelto.
Tutkimus on osa Suomen akatemian rahoittamaa Hiili hyödyksi—C1 Value hanketta. Lisäksi väitöstyötä on tukenut Vilho, Yrjö ja Kalle Väisälän rahasto. Tiheysfunktionaaliteoriaan pohjautuvat laskut suoritettiin Tieteen tietotekniikan keskus CSC:n supertietokoneilla.
FM Aku Lempellon väitöskirjan "Computational modelling of carbon dioxide reduction to methanol on heterogeneous zirconia-supported copper catalysts” tarkastustilaisuus pidetään 8.11.2024 klo: 12:00 fysiikan laitosrakennuksen luentosalissa FYS1. Vastaväittäjänä toimii tutkimusjohtaja tohtori Carine Michel (CNRS, Ranska) ja kustoksena professori Karoliina Honkala (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuuden kieli on englanti.
Väitöskirja on julkaistu osana Jyväskylän yliopiston JYU Dissertations -sarjaa ja on saatavilla verkossa osoitteessa http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-86-0360-3
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Vieraileva tutkija Aku Lempelto, aku.p.lempelto@jyu.fi
Elina LeskinenViestinnän asiantuntija
Puh:+358 50 461 7880elina.leskinen@jyu.fiKuvat
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
Liikuntaharjoittelun yksilöllisyys kansainvälisen konferenssin pääteemana Jyväskylässä 19.–21.11.202513.11.2025 06:30:00 EET | Tiedote
Miksi toiset kehittyvät liikuntaharjoittelussa nopeammin kuin toiset? Miten harjoitteluvasteita voidaan ennustaa ja miten perimä vaikuttaa harjoittelun tuloksiin? Muun muassa näihin kysymyksiin kuullaan vastauksia Jyväskylässä järjestettävässä kansainvälisessä valmennustieteen konferenssissa, joka kokoaa yhteen yli 200 osallistujaa ja johtavat alan tutkijat ympäri maailmaa.
Väitöstutkimus: Talousjohto tarvitsee eettisissä tilanteissa selviytymiseen myös etiikkaan liittyvää koulutusta11.11.2025 10:38:04 EET | Tiedote
KTM Heljä Syrén tarkastelee Jyväskylän yliopiston kauppakorkeakoulussa tekemässään laskentatoimen ja yritysrahoituksen väitöskirjassaan talousjohdon ammattilaisen työssään kohtaamia eettisiä tilanteita ja niiden ratkaisemiseen liittyvää eettistä päätöksentekoa. Tutkimuksen mukaan selviytyäkseen eettisissä haasteissa laskentatoimen ammattilainen tarvitsee tuekseen koulutusta, jossa käsitellään ”kovan ammattiosaamisen” rinnalla myös etiikkaa. Lisäksi eettisessä päätöksenteossa auttavat organisaation sosiaalipsykologisten prosessien tunnistaminen ja eettisen arvioinnin strategioiden hallitseminen.
EU-rahoitus selvittää siittiöiden ryhmäkäyttäytymistä11.11.2025 07:05:00 EET | Tiedote
Tutkijatohtori Varpu Pärssinen on saanut yli 200 000 euron EU-rahoituksen tutkimukseen, jossa selvitetään, miksi joidenkin eläinlajien siittiöt muodostavat laajoja ryhmiä ikään kuin solujen välistä yhteistyötä tehden. Tutkimus lisää ymmärrystä lisääntymisbiologian evolutiivisista mekanismeista.
Mielen hyvinvointi ja huolenpito toisista yhteydessä työssä jatkamisen toiveisiin10.11.2025 13:31:10 EET | Tiedote
Gerontologian tutkimuskeskuksessa Jyväskylän yliopiston liikuntatieteellisessä tiedekunnassa tehty tutkimus osoitti, että generatiivisuus – halu huolehtia seuraavasta sukupolvesta – sekä mielen hyvinvointi ovat merkityksellisiä tekijöitä työssä jatkamisen näkökulmasta.
Väitöstutkimus: Nykykirjallisuuden queer-kerronta voi vastustaa kertojan sukupuolittamista7.11.2025 07:58:00 EET | Tiedote
FM Joonas Säntin väitöskirja käsittelee nykykirjallisuuden poikkeusilmiöitä, mutta yhdistää ne laajempaan analyysiin kertojien sukupuolittamisesta ja yhteiskuntakriittisen kertomustieteen haasteista. Sukupuolettomat kertojat haastavat ja vastustavat lukijoiden tulkinnallisia kehyksiä.
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