LuK-harjoitustyöt 2022

Älykkäiden materiaalien kemian ryhmässä LuK-harjoitustöitä voi suorittaa keskittyen joko metalli-orgaanisiin yhdisteisiin tai valoa tuottavien materiaalien valmistukseen. Lue kuvaukset, ja jos kiinnostuit niin ota yhteyttä!


Aiheita:


Röntgenkuvantamislevyn valmistus ja materiaalien kuvantaminen

Energian varastointiin kykeneviä loisteaineita käytetään etenkin röntgenkuvantamisessa ja dosimetriassa. Röntgenkuvantamisessa loisteainelevy varastoi kuvattavan kohteen läpi päässeet röntgenkvantit, joiden määrä riippuu kuvattavan kohteen tiheydestä. Kuva luetaan levyltä pikseli kerrallaan optisen stimulaation avulla, jolloin muodostuu 2D-röntgenkuva.

Tässä työssä valmistetaan useampia erilaisia varastoloisteaineita kiinteän olomuodon reaktiolla. Materiaalien ominaisuudet karakterisoidaan seuraavilla menetelmillä: röntgendiffraktio (XRD), röntgenfluoresenssispektroskopia (XRF), termoluminesenssi (TL), optisesti stimuloitu luminesenssi (OSL) ja luminesenssispektroskopia.

Valmistetuista materiaaleista valetaan kuvalevyt ja niitä kokeillaan erilaisten materiaalinäytteiden röntgenkuvantamisessa.

Pimeässä loistavan kyltin valmistus

Kestoluminesenssimateriaalien tavallisin käyttökohde on itsevalaisevissa poistumistiemerkinnöissä. Nykyään kestoluminesenssimateriaaleja tutkitaan myös lääketieteellistä luminesenssidiagnostiikkaa ja -kuvantamista varten.

Työssä valmistetaan neljä eri värillä (punainen, vihreä sininen ja valkoinen) luminoivaa kestoluminesenssimateriaalia kiinteän olomuodon reaktioilla.Materiaalien ominaisuudet karakterisoidaan seuraavilla menetelmillä: röntgendiffraktio (XRD), röntgenfluoresenssispektroskopia (XRF), termoluminesenssi (TL), luminesenssispektroskopia. Lisäksi selvitetään luminanssimittausten avulla miten kauan kunkin materiaalin jälkiloiste kestää UV-lampun, valkoisen lampun sekä auringon valon vaikutuksesta.

Työn lopuksi materiaaleista tehdään itse suunniteltu kyltti käyttäen hyväksi tape casting -menetelmää. Kyltin toiminta testataan ja valokuvataan. Työn jälkeen kyltin saa itselleen.

Loistavat nanokiteet

Luminoivilla nanokiteillä on paljon erilaisia sovelluskohteita, kuten näytöt (esim. QLED), lamput, aurinkokennot ja diagnostiikka.
Työssä valmistetaan useampia erilaisia loistavia nanokiteitä. Valmistuksessa käytetään neljää eri menetelmää: saostus liuoksesta, kiinteän olomuodon reaktio, polttosynteesi ja mikroaaltosynteesi.

Materiaalien ominaisuudet karakterisoidaan seuraavilla menetelmillä: röntgendiffraktio (XRD), röntgenfluoresenssi (XRF), luminesenssispektroskopia, IR-spektroskopia, termoluminesenssi (TL) ja luminanssimittaukset. Kiteiden koko selvitetään myös läpäisyelektronimikroskopian (TEM) avulla.

Työn lopuksi testataan valmistettujen loisteaineiden soveltuvuutta LED-loisteaineeksi ja aurinkokennon tehostajaksi.

Fotokromiset materiaalit

Fotokromiset materiaalit muuttavat väriä valon (tai muun säteilyn) vaikutuksesta. Tällaisten materiaalien käyttökohteita ovat mm. auringon
UV-indeksin indikointi, UV-annosten mittaus avaruudessa ja kuvantaminen.

Työssä valmistetaan useampia fotokromisia materiaaleja ja tutkitaan niiden ominaisuuksia. Valmistetuista materiaaleista valetaan lisäksi pinnat ja niiden toimintaa kokeillaan auringonvalossa, UV-lampun alla ja röntgensäteessä.

Molybdeenikompleksit katalyytteinä alkeenien epoksidointi- ja metateesireaktioille

Tässä työssä valmistetaan metalli-orgaanisia molybdeenikomplekseja ja tutkitaan niiden soveltuvuutta katalyyteiksi. Katalysoitavia reaktioita ovat alkeenien epoksidointi, orgaanisten sulfidien hapetus ja erilaiset biomimeettiset reaktiot.

Vanadiinientsyymien synteettinen tutkiminen

Harjoitustyössä valmistetaan biomimeettisiä vanadiiniyhdisteitä eli synteettisiä malleja vanadiinientsyymien aktiivisille keskuksille. Valmistettujen kompleksien katalyyttisiä ominaisuuksia tutkitaan mm. orgaanisissa hapetusreaktioissa ja hiilidioksidin kytkemisessä epoksideihin.

Bioaffiniteettimääritys lantanidiperusteisilla hybridiohutkalvoilla

Yhteistyö Detektioteknologian ryhmän kanssa

Työssä tutkitaan atomic layer deposition -tekniikalla (ALD) valmistettujen loistavien ohutkalvojen soveltuvuutta bioaffiniteettimäärityksiin. Kalvot ovat epäorgaanis-orgaanisia hybridejä, jotka sisältävät loistavia lantanidi-ioneja ja joiden paksuus on luokkaa 50–100 nm.

Kalvot valmistetaan yhteistyössä Aalto-yliopiston epäorgaanisen materiaalikemian kanssa. Kalvojen luminesenssiominaisuudet karakterisoidaan käyttäen luminesenssispektroskopiaa, reflektanssispektroskopiaa sekä röntgenfluoresenssispektroskopiaa (XRF).

Yhteistyössä detektioteknologian ryhmän kanssa kalvojen pinnalle kiinnitetään biomolekyylejä ja kehitetään määritysmenetelmä diagnostiselle sovellukselle.

Volframikelaattien synteesi ja käyttö diagnostisessa sovelluksessa

Yhteistyö Detektioteknologian ryhmän kanssa

Työssä tutkitaan luminoivien volframikelaattien soveltuvuutta luminesenssidetektiota soveltavaan diagnostiikkaan.

Työssä syntetisoidaan useita erilaisia volframikelaatteja. Tuotteiden rakenne ja puhtaus karakterisoidaan. Lisäksi selvitetään kelaattien luminenesenssiominaisuudet.

Yhteistyössä Detektioteknologian ryhmän kanssa käytetään komplekseja volframileimoina, jotka kiinnitetään proteiiniin ja kehitetään määritysmenetelmä diagnostiselle sovellukselle.

MOF: Metalliorgaaniset runkorakenteet

Metalliorgaaniset runkorakenteet ovat monipuolisia materiaaleja, joiden ominaisuuksia voidaan säätää eri käyttökohteiden mukaan. Tässä työssä valmistetaan valoa loistava MOF-materiaali ja tutkitaan sen käyttäytymistä erilaisissa liuotinympäristöissä.

Työssä perehdytään monipuolisesti erilaisiin synteesi- ja karakterisointitekniikoihin ja työn sisältöä voidaan muunnella tekijän mielenkiinnon mukaan (esim. orgaaninen/epäorgaaninen syntetiikka, kiinteän tilan rakenneanalyysi tai spektroskopia).