Uuden materiaalitutkimusmenetelmän teho yli satakertaiseksi
Materia koostuu atomeista, joista useimpien ytimet käyttäytyvät kuten mikroskooppiset sauvamagneetit. Suuntaamalla näitä magneetteja voidaan muuttaa materiaalin läpäisevän valonsäteen ominaisuuksia. Ydinmagneto-optiset (NMO, nuclear magneto-optic) ilmiöt, joista ensimmäinen havaittiin vuonna 2006, mahdollistavat uusien lupaavien menetelmien kehittämisen materiaali- ja molekyylitutkimukseen.
NMO-spektroskopioiden avulla saadaan tietoa yksittäisten atomien kokoa vastaavalla paikkaerotuskyvyllä muuttamatta tutkittavan näytteen ominaisuuksia pysyvästi. Tässä NMO-menetelmät muistuttavat kemian alalla keskeistä ydinmagneettista resonanssispektroskopiaa (NMR, nuclear magnetic resonance) sekä magneettikuvausta (MRI, magnetic resonance imaging), joka puolestaan on äärimmäisen tehokas lääketieteen diagnostiikan työkalu.
Satakertainen signaali
NMO-tutkimuksen kunnianhimoisena tavoitteena on luoda äärimmäisen herkkä optinen havaintomenetelmä, jolla saadaan materiaalitietoa atomaarisella tarkkuudella. Juuri spektroskooppisen herkkyyden parantaminen on keskeistä, jotta alati pienemmistä näytemääristä saataisiin entistä tarkempaa informaatiota.
Herkkyyttä voidaan kasvattaa erityisillä hyperpolarisaatiotekniikoilla, joilla ydinmagneetteja on mahdollista suunnata täydellisemmin kuin kussakin lämpötilassa luonnollisesti esiintyy. Arvostetussa The Journal of Physical Chemistry Letters -sarjassa julkaistussa uudessa tutkimuksessaan NMR-spektroskopian tutkimusyksikön Petr Štěpánek ja Anu Kantola osoittavat, kuinka tämä saadaan aikaan vetykaasun erityistä muotoa käyttämällä.
Vedyn kaksiatomiset molekyylit voivat esiintyä kahdessa eri tilassa, orto- ja paravetynä, joiden ydinmagneetit ovat saman- ja vastakkaissuuntaiset, tässä järjestyksessä. Ylimäärän paravetyä sisältävässä kaasussa on runsaasti ydinten suuntaan liittyvää järjestystä, joka voidaan katalyytin avulla siirtää tutkittavaan molekyyliin. Seurauksena on havaittavan magneettisen signaalin moninkertaistuminen.
Paravetymenetelmällä Štěpánek ja Kantola onnistuivat parantamaan NMO-mittauksen tehoa yli satakertaiseksi. Tulos avaa näköaloja entistä herkempiin mittauksiin tällä uudella ja kiehtovalla tutkimusalalla.
Luonnontieteellisen tiedekunnan NMR-spektroskopian tutkimusyksikössä vuodesta 2008 lähtien tehty NMO-ilmiöiden teoreettinen tutkimus on tuottanut monia tärkeitä edistysaskelia. Viime vuosina yksikössä on kehitetty myös kokeellisia NMO-menetelmiä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Tutkijatohtori Petr Štěpánek, Oulun yliopiston, NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö, puh. 0294 48 1409, sähköposti: Petr.Stepanek@oulu.fi
Yliopistotutkija Anu Kantola, Oulun yliopiston, NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö, puh. 0294 48 1303, sähköposti: Anu.Kantola@oulu.fi
Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 0294 48 4091, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Oulun yliopisto on monitieteinen, kansainvälisesti toimiva tiedeyliopisto. Tuotamme uutta tietoa ja ratkaisuja kestävämmän tulevaisuuden rakentamiseksi sekä koulutamme osaajia muuttuvaan maailmaan. Tärkeimmissä yliopistovertailuissa Oulun yliopisto sijoittuu kolmen prosentin kärkeen maailman yliopistojen joukossa. Meitä yliopistolaisia on noin 17 000.
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 Oulun yliopisto
Rahoitusta puhtaan veden turvaamiseen, biopohjaisiin tuotteisiin, 3D-näköjärjestelmiin ja avaruustutkimukseen7.11.2025 05:54:00 EET | Tiedote
Suomen Akatemia on myöntänyt Oulun yliopistolle rahoitusta kolmeen hankkeeseen, joilla edistetään tutkimustulosten hyödyntämistä. Oulun yliopisto on myös mukana vastikään valitussa Suomen Akatemian avaruusresilienssin huippuyksikössä.
”Kyllä ne puut puhhuu minulle” – ikääntyneet ammentavat hyvinvointia luonnosta6.11.2025 06:56:00 EET | Tiedote
Luonto on monelle ikääntyneelle hyvinvoinnin ylläpitäjä. Oulun yliopiston tutkijat selvittävät, miten harvaanasutulla seudulla itsenäisesti asuvat ikääntyneet elävät arkeaan yhdessä luonnon kanssa ja miten muuttuva ilmasto ja ympäristö vaikuttavat heidän elämäänsä.
Pohjoisesta kestäviä ratkaisuja kaivosvesien puhdistamiseen uudella tutkimushankkeella5.11.2025 05:06:00 EET | Tiedote
Oulun yliopistossa kehitetään ratkaisuja kaivosvesien käsittelyyn ja prosessien hallintaan. Maailmalla käytettäviä puhdistusmenetelmiä muokataan toimimaan paremmin kylmässä, ja kokeillaan uusia mittausmenetelmiä sekä kierrätettäviä puhdistusmateriaaleja. Ratkaisujen toimivuus ja kustannustehokkuus testataan pohjoissuomalaisissa kaivoksissa.
Kaupunkioravien ongelmanratkaisukyky häiriintyy ihmisten läheisyydessä4.11.2025 06:05:00 EET | Tiedote
Uudessa tutkimuksessa tarkasteltiin, miten ihmisten toiminta vaikuttaa oravien ongelmanratkaisukykyyn. Oulussa 15 puistoon vietiin oraville pähkinöillä täytettyjä pulmapurkkeja. Oravien täytyi ratkoa vaativia tehtäviä saadakseen pähkinät.
Asiantuntijakirjoitukset 6G:n kyberturvasta sekä nuorista teknologiasankareista30.10.2025 11:54:06 EET | Tiedote
Oulun yliopiston Science with Arctic Attitude -blogisarjassa on juuri julkaistu kirjoitukset kybertuvallisuusprofessori Kimmo Haluselta ja nuorten teknologiasankaruutta tutkivalta professori Marianne Kinnulalta.
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