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

      Matti Nykäsen nimikkohyppyrimäen lähistöltä löytyi hämmentävä muistoseppele – mäkilegenda hämmästyi

    2. 2

      Näin Nico Rosberg kommentoi Bottaksen valintaa

    3. 3

      Onko sinulla näitä piirteitä? Ne kertovat älykkyydestä

    4. 4

      Tällainen mies on karvalakin taakse piiloutuva, tuomiota pakeneva sarjahukuttaja – asianomistajilta karmea kuvaus

    5. 5

      Sarjahukuttaja kateissa myös omalta asianajajaltaan – ”ei mitään käsitystä”

    6. 6

      16 000 litraa maitoa päätyi vääriin tölkkeihin – syynä inhimillinen virhe

    7. 7

      Legendaarinen Gladiaattorit palaa tv-ruutuihin – muistatko vielä Viikingin, Salaman, Lallin ja Skorpionin?

    8. 8

      Miksi yli 14 vuodeksi vankeuteen tuomittu sarjahukuttaja on vapaana?

    9. 9

      Windows 10 menee kohta automaattisesti lukkoon

    10. 10

      Jethro Rostedt lupasi tv-ohjelmassa Monicalle, 37, työpaikan: odottanut jo vuoden, eikä töitä ole kuulunut

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Perhe etsii vastausta kammottavaan kuvaan – mitä tai mikä ilmestyi yhtäkkiä yöllä kotipihalla otettuun valokuvaan?

    2. 2

      Floridan poliisi julkaisi mykistävän videon rämeeltä – ”Kuka sanoi, että dinosaurukset ovat kuolleet sukupuuttoon?”

    3. 3

      Pin up -malli Sini Ariell astui vaa’alle – numerot ”shokeeraavia”: ”Olen ollut tyhmä, sokea ja tekopyhä”

    4. 4

      Santeri, 20, ja Sofia, 19, myivät koko omaisuutensa ja lähtivät maailmalle: ”Haluan nähdä kaiken”

    5. 5

      Jethro Rostedt lupasi tv-ohjelmassa Monicalle, 37, työpaikan: odottanut jo vuoden, eikä töitä ole kuulunut

    6. 6

      Kaksoissurmasta epäilty on jatkosodan veteraani – oli parempikuntoisena pitänyt huolta puolisostaan

    7. 7

      Presidentti Tarja Halonen antoi Suomen korkeimpia kunniamerkkejä tyranneille

    8. 8

      Näin Finnairin lentäjät pysyvät hereillä pitkillä lennoilla

    9. 9

      Onko sinulla näitä piirteitä? Ne kertovat älykkyydestä

    10. 10

      Useat partiot etsivät vankilaan tuomittua sarjahukuttajaa – ”ei ollut kotonaan”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Madonna julkaisi haarovälikuvan – Piers Morgan: ”Oksensin aamupalani”

    2. 2

      Poliisi ampui miehen maaliskuussa – vainajan autosta löytyi kolkko kirje

    3. 3

      Valesotilas yritti huijata – Tiina vedättikin takaisin: ”Naurettiin ukkoni kanssa niin, että mahaan koski”

    4. 4

      Häikäisevän kaunis morsian! Mika Häkkinen ja Marketa pääsivät poroajelun kyytiin – suloiset lapset mukana

    5. 5

      Mikan ja Marketan rakkaustarina – saksalaislehti paljasti kaunottaren menneisyyden

    6. 6

      Arto, 35, joutui väkisin mukaan perustulo­kokeiluun: ”Älyttömän huonot tunnelmat ”

    7. 7

      Perhe etsii vastausta kammottavaan kuvaan – mitä tai mikä ilmestyi yhtäkkiä yöllä kotipihalla otettuun valokuvaan?

    8. 8

      Kolme povekasta blondia: Natalie, 45, sekoitetaan jatkuvasti tyttäriinsä – erotatko kuvista kuka on äiti?

    9. 9

      Masennuksen huonosti tunnettu alatyyppi nakertaa vaivihkaa – onko sinulla kolme näistä oireista?

    10. 10

      Huikea muutos: Playboy-mallin kasvoilta pestiin tv-ohjelmassa vahva meikkikerros – tyrmistyi lopputuloksesta

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Matti Nykäsen nimikkohyppyrimäen lähistöltä löytyi hämmentävä muistoseppele – mäkilegenda hämmästyi

    2. 2

      Näin Nico Rosberg kommentoi Bottaksen valintaa

    3. 3

      Onko sinulla näitä piirteitä? Ne kertovat älykkyydestä

    4. 4

      Tällainen mies on karvalakin taakse piiloutuva, tuomiota pakeneva sarjahukuttaja – asianomistajilta karmea kuvaus

    5. 5

      Sarjahukuttaja kateissa myös omalta asianajajaltaan – ”ei mitään käsitystä”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Perhe etsii vastausta kammottavaan kuvaan – mitä tai mikä ilmestyi yhtäkkiä yöllä kotipihalla otettuun valokuvaan?

    2. 2

      Floridan poliisi julkaisi mykistävän videon rämeeltä – ”Kuka sanoi, että dinosaurukset ovat kuolleet sukupuuttoon?”

    3. 3

      Pin up -malli Sini Ariell astui vaa’alle – numerot ”shokeeraavia”: ”Olen ollut tyhmä, sokea ja tekopyhä”

    4. 4

      Santeri, 20, ja Sofia, 19, myivät koko omaisuutensa ja lähtivät maailmalle: ”Haluan nähdä kaiken”

    5. 5

      Jethro Rostedt lupasi tv-ohjelmassa Monicalle, 37, työpaikan: odottanut jo vuoden, eikä töitä ole kuulunut

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Madonna julkaisi haarovälikuvan – Piers Morgan: ”Oksensin aamupalani”

    2. 2

      Poliisi ampui miehen maaliskuussa – vainajan autosta löytyi kolkko kirje

    3. 3

      Valesotilas yritti huijata – Tiina vedättikin takaisin: ”Naurettiin ukkoni kanssa niin, että mahaan koski”

    4. 4

      Häikäisevän kaunis morsian! Mika Häkkinen ja Marketa pääsivät poroajelun kyytiin – suloiset lapset mukana

    5. 5

      Mikan ja Marketan rakkaustarina – saksalaislehti paljasti kaunottaren menneisyyden

    6. Näytä lisää