LuK-harjoitustyöt 2020

Epäorgaanisen materiaalikemian ryhmässä LuK-harjoitustöitä voi suorittaa keskittyen joko metalli-orgaanisiin yhdisteisiin tai valoa tuottavien materiaalien valmistukseen.

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.


Molybdeenikompleksit hapetuskatalyytteinä
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.


Magneettiset molekyylit
Yhden molekyylin kokoiset magneetit ovat pysyviä radikaaleja, koska niillä on parittomia elektroneja. Magneettinen momentti voidaan määrittää mm. NMR-spektrin avulla. Tulevaisuudessa tällaiseen molekyyliin voi mahdollisesti tallentaa informaatiota, joten niitä tutkitaan esimerkiksi tapana toteuttaa kvanttilaskentaa. Tässä työssä tehdään kupari- ja kobolttikomplekseja, joilla on pysyvä magneettinen momentti.


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.