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

      Minka Kuustonen loisti seksikkäänä rouva Trumpina – sketsiohjelma tarttui myös ajankohtaisiin aiheisiin

    2. 2

      Seitsemän salaperäistä prinsessaa: Tässä ovat parrasvaloja vältelleet kruunupäät –Mukana Kauniit ja rohkeat -tähti ja ”maailman kaunein”

    3. 3

      Patrik Laine sai uuden sydänystävän – ”Joidenkin kanssa klikkaa paremmin”

    4. 4

      Niinan, 38, maatilaa on vainottu jo kolme vuotta: hevosta ajettiin autolla takaa – koko karja menee teuraaksi

    5. 5

      Täällä sarjahukuttaja napattiin – silminnäkijä kertoo kiinniotosta: ”Isokokoinen kaveri nousi ulos”

    6. 6

      Katso kuvat Washingtonin jättimarssilta – jopa puolta miljoonaa ihmistä marssi Trumpia vastaan

    7. 7

      Tässä ovat Putouksen uudet sketsihahmot – äänestä suosikkiasi!

    8. 8

      Verilöyly, hautakivet, tuulenpieksämä... 27 sanaa, jotka lausuttiin ensi kertaa USA:n presidentin virkaanastujaispuheessa – Katso koko lista

    9. 9

      Putouksen uusi tähti loisti Donald Trumpina – kollega piti Hollywood-tähden veroisena

    10. 10

      Venäläiset innoissaan presidentti Trumpista: ”Kaunis vaimo, paljon rehellisiä miljardeja, vapaus puhua mitä lystää… Mikäs siinä”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Näin sarjahukuttaja jäi kiinni – ”Hänellä oli itsellään tiedossa...”

    2. 2

      Valtava jäävuori uhkaa irrota Etelämantereelta – kauhuskenaariona maailmanlaajuiset seuraukset

    3. 3

      Niinan, 38, maatilaa on vainottu jo kolme vuotta: hevosta ajettiin autolla takaa – koko karja menee teuraaksi

    4. 4

      Mikä kaunotar! Ivanka Trump, 35, käänsi katseet vaaleanpunaisessa prinsessapuvussaan

    5. 5

      Tappolistat, agentit, vakoilusatelliitit... 8 salaisuutta, jotka Donald Trump saa tietää virkaan astuttuaan

    6. 6

      6 yleistä virhettä, jotka sinäkin luultavasti teet joka kerta suihkussa

    7. 7

      Intiimi hetki sian kanssa – Oulun poliisi otti oudon miehen kiinni ojasta

    8. 8

      Juha Mieto joutui antamaan periksi nykyajalle – yhdestä periaatteesta hän ei kuitenkaan luovu ikinä

    9. 9

      Poliisi sai sarjahukuttajan kiinni Joensuussa

    10. 10

      Anna: Viime viikolla erostaan ilmoittanut Rosa Meriläinen seurustelee kirjailijan kanssa

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    2. 2

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

    3. 3

      Mikan ja Marketan rakkaustarina – saksalaislehti paljasti kaunottaren menneisyyden

    4. 4

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

    5. 5

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    6. 6

      Nainen synnytti salaa vessassa – raskaudesta tietämättömät vanhemmat havahtuivat pamaukseen

    7. 7

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

    8. 8

      Yksi kuoli rekan pudottua moottoritieltä Lohjalla – erikoinen tapahtumaketju johti karmeaan turmaan

    9. 9

      Uimapukumalli Chrissy Teigen jakoi rehellisen kuvan reisistään – miehet hämmentyivät: ”Olen katsonut tätä jo minuutin, ja...”

    10. 10

      Dramaattiset kuvat: Myrskypuuska romahdutti rakenteilla olleen, yli 100-neliöisen talon maan tasalle Kuopiossa

    11. Näytä lisää

    Näitä luetaan!

    1. 1

      Minka Kuustonen loisti seksikkäänä rouva Trumpina – sketsiohjelma tarttui myös ajankohtaisiin aiheisiin

    2. 2

      Seitsemän salaperäistä prinsessaa: Tässä ovat parrasvaloja vältelleet kruunupäät –Mukana Kauniit ja rohkeat -tähti ja ”maailman kaunein”

    3. 3

      Patrik Laine sai uuden sydänystävän – ”Joidenkin kanssa klikkaa paremmin”

    4. 4

      Niinan, 38, maatilaa on vainottu jo kolme vuotta: hevosta ajettiin autolla takaa – koko karja menee teuraaksi

    5. 5

      Täällä sarjahukuttaja napattiin – silminnäkijä kertoo kiinniotosta: ”Isokokoinen kaveri nousi ulos”

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Poliisi IS:lle: Näin sarjahukuttaja jäi kiinni – ”Hänellä oli itsellään tiedossa...”

    2. 2

      Valtava jäävuori uhkaa irrota Etelämantereelta – kauhuskenaariona maailmanlaajuiset seuraukset

    3. 3

      Niinan, 38, maatilaa on vainottu jo kolme vuotta: hevosta ajettiin autolla takaa – koko karja menee teuraaksi

    4. 4

      Mikä kaunotar! Ivanka Trump, 35, käänsi katseet vaaleanpunaisessa prinsessapuvussaan

    5. 5

      Tappolistat, agentit, vakoilusatelliitit... 8 salaisuutta, jotka Donald Trump saa tietää virkaan astuttuaan

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Juo aamulla vettä tyhjään vatsaan – 8 mahtavaa vaikutusta

    2. 2

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

    3. 3

      Mikan ja Marketan rakkaustarina – saksalaislehti paljasti kaunottaren menneisyyden

    4. 4

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

    5. 5

      Serbian seksikkäin laulaja Milica, 25, purskahti korsetistaan ulos kesken keikan – yleisö villiintyi

    6. Näytä lisää