Digitoday

Valikko

Suomen supertietokoneet hiukkaspommituksen jäljillä

Helsingin yliopiston materiaalifysiikan osaston tutkimusryhmä on luonut realistisen atomimallin, jolla tutkitaan valonvahvistusta. Mallin avulla ryhmä on simuloinut tieteen tietotekniikan keskuksen CSC:n supertietokoneilla ionijälkien muodostumista ja selvittänyt, mitä piin elektronisille ominaisuuksille tapahtuu hiukkaspommituksessa.


Puolijohde on materiaali, jonka sähkönjohtavuutta voidaan kontrolloida lämpötilaa muuttamalla tai epäpuhtauksilla. Tavanomaisimpien puolijohteiden optiset ominaisuudet ovat kysyttyjä optoelektronisissa laitteissa.

CSC:n mukaan uusi nanokiteitä hyödyntävä lähestymistapa on tuonut käden ulottuville paljon toivotun piipohjaisten elektronisten laitteiden yhdistämisen optisiin piireihin samoilla edullisilla piisiruilla.

Italialainen tutkimusryhmä on osoittanut, että piinanokiteet upotettuna kiteytymättömään piidioksidiin voivat tuottaa keskitettyä laservaloa. Rajapinnan virheiden luonne selittää ilmiön osittain.

Molekyylidynamiikkaa
käyettty hyväksi


Jotta voidaan selvittää rajapintavirheiden luonne ja niiden osuus nanokiteiden ja epäjärjestyneiden aineiden valonvahvistuksessa, on tärkeää, että systeemistä on luotettava atomimalli. Flyura Djurabekova ja hänen tutkimusryhmänsä Helsingin yliopiston materiaalifysiikan osastolta ovat luoneet realistisen atomimallin molekyylidynamiikan (MD) avulla.

Mallin avulla saa perusteellisen käsityksen rajapintavirheiden luonteesta. Ryhmän analyysit virheistä paljastivat suuren määrän koordinaatiovirheitä, jotka täytyy passivoida systeemin optisten ominaisuuksien parantamiseksi. Simulaatiot osoittivat myös pii-happi-kaksoissidosten olemassaolon. Näiden sidosten tiedetään olevan säteilykeskuksia piinanokiteen ja epäjärjestyneen piidioksidin rajapinnassa.

Nanokiderakenteiden ionisäteilytys, joka on osa optoelektronisten laitteiden valmistusprosessia, aiheuttaa suurina annoksina nanokiteisen rakenteen muuttumisen epäjärjestyneeksi. Nanokiteiden pieni koko saattaa muuttaa aineen amorfoitumiskäyttäytymistä. MD-simulaatioiden avulla tutkimusryhmä selvitti, että upotettujen nanokiteiden amorfointiannokset, sekä piissä että germaniumissa, ovat yli kolme kertaa pienemmät kuin vastaavissa yksikiteisissä materiaaleissa.

Rakenteiden
ymmärtäminen


Erittäin suurenergiset raskaat ionit, kuten kulta, aiheuttavat elektronisen virittymisen takia vahingoittuneita alueita, ionijälkiä, kulkiessaan materiaalin läpi. Viimeisimmät kokeet epäjärjestyneestä piistä osoittivat ensimmäistä kertaa ydin–kuori-hienorakenteen ionijäljissä.

Tutkimusryhmä tutkii jälkien muodostumista MD-simulaatioiden avulla ja on pystynyt todistamaan, että jäljessä on alitiheä ydin ja ylitiheä kuori. Simulaatioissa jäljen mitat vastaavat hyvin kokeellisia tuloksia. Ionijälkien rakenteen ja muodostumisen ymmärtäminen on tärkeää materiaalitieteissä ja ydinfysiikassa, jotta saadaan käsitys materiaalien vaurioista ja muutoksista. Myös geokronologia, arkeologia ja planeettainvälisen aineen tutkimus hyötyvät ionijälkien tutkimuksesta.

Tutkimusryhmä on myös vertaillut tavallisen, kiteisen piin ja epäjärjestyneen piin elektronista rakennetta. Tutkimus on tärkeää, jotta voidaan paremmin ymmärtää, mitä tapahtuu piin elektronisille ominaisuuksille hiukkaspommituksessa, jossa esimerkiksi piianturit hiukkaskiihdyttimissä ovat.

CSC:n mukaan tutkimus on vielä kesken, mutta alustavat tulokset valaisevat, mitä tapahtuu piin energia-aukolle, kun materiaali muuttuu epäjärjestyneeksi ja minkälainen elektronirakenne materiaaliin muodostuu. Energia-aukko ja uudet elektronitilat määräävät suurelta osin kuinka puolijohteesta, kuten piistä, tehty laite toimii.

Kommentit

    Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Häkellyttävä ennen ja jälkeen -kuva: Kylie Jennerin, 19, povi kasvoi ja takamus pyöristyi – lopputuloksella vitsaillaan somessa

    2. 2

      Näin Emil Iversen perusteli törmäykseen johtanutta ratkaisuaan heti kisan jälkeen

    3. 3

      IS seuraa Oscar-yötä: Tätä kaikkea on luvassa – yksi Hollywood-tähti on joukosta poissa

    4. 4

      Mitkä sääret! Julmaa kritiikkiä saanut Hanna Sumari, 58, tanssi ylpeänä minimekossa – esitys meni mönkään: ”Olit pihalla koko ajan”

    5. 5

      Marika saa Espanjassa pitkiä katseita – suomalaiset nimet, jotka eivät toimi ulkomailla

    6. 6

      Levoton ongelmalähiö vai mainettaan parempi paikka? – IS vieraili Malmön pahamaineisessa Rosengårdissa

    7. 7

      Iivo Niskanen paljasti Ylellä, mitä sanoi Norjan tähtihiihtäjälle maalissa – Sami Jauhojärvi latasi perään täyslaidallisen

    8. 8

      4 eri mitoilla varustettua miestä avautuu seksielämästään: ”Teen parhaani sillä, mitä minulla on”

    9. 9

      Kaj Kunnas suosikkiohjelman kulisseissa: ”Jos Iivo olisi valinnut toisin, kultaa olisi tullut”

    10. 10

      38-vuotiaasta ostos-tv:n emännästä nousi mieletön seksisymboli – ”Muistuttaa ajasta ennen internetiä”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Marika saa Espanjassa pitkiä katseita – suomalaiset nimet, jotka eivät toimi ulkomailla

    2. 2

      Iivo Niskanen paljasti Ylellä, mitä sanoi Norjan tähtihiihtäjälle maalissa – Sami Jauhojärvi latasi perään täyslaidallisen

    3. 3

      4 eri mitoilla varustettua miestä avautuu seksielämästään: ”Teen parhaani sillä, mitä minulla on”

    4. 4

      Iivo Niskasen kaatanut Emil Iversen haluaa kotiin Lahden MM-kisoista – Norjan päävalmentajalta täystyrmäys

    5. 5

      38-vuotiaasta ostos-tv:n emännästä nousi mieletön seksisymboli – ”Muistuttaa ajasta ennen internetiä”

    6. 6

      Näin Emil Iversen perusteli törmäykseen johtanutta ratkaisuaan heti kisan jälkeen

    7. 7

      Nainen lähetti exälleen anteeksipyynnön – mies palautti kirjeen punakynämerkinnöillä, some sekosi

    8. 8

      Törmäys norjalaisen kanssa vei Suomelta MM-kullan – Iivo Niskanen kirosi maaliviivalla

    9. 9

      Venäjän hiihtomaajoukkueessa kytee mehevä riita – supertähti nöyryytti sprinttipariaan julkisesti

    10. 10

      Terhi Kiemungille potkut perussuomalaisista

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Julkkiksilta sataa tukea rumaksi haukutulle Maria Veitolalle – Rakel Liekiltä tyhjentävä kommentti

    2. 2

      Helsinkiläinen Nina, 44, avautuu isäpuolen järkyttävistä teoista: ”Äiti katseli vierestä, mutta ei koskaan puuttunut”

    3. 3

      Kummisetä antoi 10-vuotiaalle tyttärelle lahjarahaa – Kela rokotti koko perheeltä 341,52 euroa/kk

    4. 4

      Traaginen onnettomuus Helsingissä – työkoneen kauha osui kävelijään, nainen kuoli vammoihinsa

    5. 5

      Tarkista ja kuuntele: Mikä oli Suomen listaykkösenä, kun sinä synnyit?

    6. 6

      Yleinen virhe wc-pöntöllä: Tästä syystä pyttyyn jää helposti ”jarrutusjäljet”

    7. 7

      Anu Saagim haukkui Maria Veitolaa rumaksi suorassa lähetyksessä – Veitola harmistui studioyleisön reaktiosta: ”Yleisö nauraa ja taputtaa”

    8. 8

      Nokialla pahoinpidelty 17-vuotias tyttö on kuollut

    9. 9

      Marika saa Espanjassa pitkiä katseita – suomalaiset nimet, jotka eivät toimi ulkomailla

    10. 10

      Poliisin kuvat: palkitun kissakasvattajan pakastimesta löytyi karmea yllätys – ”Pyörryin, kun sain puhelun”

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Häkellyttävä ennen ja jälkeen -kuva: Kylie Jennerin, 19, povi kasvoi ja takamus pyöristyi – lopputuloksella vitsaillaan somessa

    2. 2

      Näin Emil Iversen perusteli törmäykseen johtanutta ratkaisuaan heti kisan jälkeen

    3. 3

      IS seuraa Oscar-yötä: Tätä kaikkea on luvassa – yksi Hollywood-tähti on joukosta poissa

    4. 4

      Mitkä sääret! Julmaa kritiikkiä saanut Hanna Sumari, 58, tanssi ylpeänä minimekossa – esitys meni mönkään: ”Olit pihalla koko ajan”

    5. 5

      Marika saa Espanjassa pitkiä katseita – suomalaiset nimet, jotka eivät toimi ulkomailla

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Marika saa Espanjassa pitkiä katseita – suomalaiset nimet, jotka eivät toimi ulkomailla

    2. 2

      Iivo Niskanen paljasti Ylellä, mitä sanoi Norjan tähtihiihtäjälle maalissa – Sami Jauhojärvi latasi perään täyslaidallisen

    3. 3

      4 eri mitoilla varustettua miestä avautuu seksielämästään: ”Teen parhaani sillä, mitä minulla on”

    4. 4

      Iivo Niskasen kaatanut Emil Iversen haluaa kotiin Lahden MM-kisoista – Norjan päävalmentajalta täystyrmäys

    5. 5

      38-vuotiaasta ostos-tv:n emännästä nousi mieletön seksisymboli – ”Muistuttaa ajasta ennen internetiä”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Julkkiksilta sataa tukea rumaksi haukutulle Maria Veitolalle – Rakel Liekiltä tyhjentävä kommentti

    2. 2

      Helsinkiläinen Nina, 44, avautuu isäpuolen järkyttävistä teoista: ”Äiti katseli vierestä, mutta ei koskaan puuttunut”

    3. 3

      Kummisetä antoi 10-vuotiaalle tyttärelle lahjarahaa – Kela rokotti koko perheeltä 341,52 euroa/kk

    4. 4

      Traaginen onnettomuus Helsingissä – työkoneen kauha osui kävelijään, nainen kuoli vammoihinsa

    5. 5

      Tarkista ja kuuntele: Mikä oli Suomen listaykkösenä, kun sinä synnyit?

    6. Näytä lisää