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
“Emme halua Tornionlaaksosta seuraavaa Rovaniemeä” - paikalliset näkökulmat otettiin mukaan matkailuhankkeeseen19.12.2025 15:06:18 EET | Artikkeli
Lapin matkailun ykköskohteeksi kasvaneen Rovaniemen kapasiteetti alkaa olla viritetty tällä hetkellä huippuunsa. Nyt onkin alettu katsella seuraavia Lapin matkailun nousevia kohteita. Sellainen on löytynyt Ruotsin rajalta Tornionlaaksosta, jolla on pitkä, mutta pääosin unohdettu matkailuhistoria. Oulun yliopiston johtamassa hankkeessa paikallisille asukkaille annetaan ääni, jotta yliturismin haasteet voitaisiin välttää.
Oulun yliopistossa kehitetään geeniterapiaa, joka voi estää keskosten yleisimmän silmäsairauden18.12.2025 06:45:00 EET | Tiedote
Oulun yliopistossa kehitetään uutta geeniterapiaa, joka voisi ennaltaehkäistä keskosvauvojen yleisimmän silmäsairauden, retinopatian, kehittymisen. Sairaus voi johtaa vakavaan näkövammaan tai sokeutumiseen.
Aistiyliherkkyys voi olla varhainen merkki lapsen kehityksen muista haasteista17.12.2025 06:54:00 EET | Tiedote
Aistiyliherkkyydet liitetään yleensä autismikirjoon ja yhä useammin myös ADHD:hen. Oulun yliopiston tuore tutkimus osoittaa, että aistiyliherkkyydet liittyvät huomattavasti laajempaan joukkoon neurokehityksellisiä haasteita.
Onko lapsellasi seurustelukumppani, joka onkin tekoäly? – Vanhemmat ja opettajat yllättyivät varhaisteinien ahkerasta tekoälyn käytöstä16.12.2025 06:42:00 EET | Tiedote
10–12-vuotiaat lapset hyödyntävät tekoälyä monipuolisesti oppimisen tukena ja tiedonhaussa ja muodostavat sen kanssa jopa vahvoja ystävyyssuhteita. Oulun yliopiston tutkijoiden mukaan vanhemmille ja opettajille oli yllätys, että lapset keskustelevat ahkerasti tekoälyn kanssa.
Sammal ja kumppanit tarjoavat lupaavan ratkaisun metallien puhdistamiseen kaivos- ja metsätalousvesistä15.12.2025 06:31:00 EET | Tiedote
Sammaleen salaisuus vedenpuhdistajana avautuu tuoreessa tutkimuksessa. Tulokset tarkentavat miten ja minkä kumppanien kanssa sammaleet voivat poistaa vesistä metalleja. Lupaavat tehosammaleet löydettiin vanhojen kaivosten metallipitoisista vesistä, joissa vain harvat kasvit selviävät. Sammalten tehoa testataan jatkossa myös raudan ruskistamissa metsäojissa.
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