UEF 11.9.: Halogeenisidoksilla ja muilla molekyylien välisillä vuorovaikutuksilla voidaan rakentaa haluttuja ominaisuuksia kiinteille materiaaleille

Väitös kemian alalta
Väittelijä: FM Matti Tuikka
Aika ja paikka: 11.9.2015, 12.00, F100, Futura, Joensuun kampus

Filosofian maisteri Matti Tuikka tutki väitöskirjassaan molekyylien välisten sidosten hyödyntämistä kidesunnittelussa. Kidesuunnittelu on materiaalitieteenhaara, jossa pyritään tuottamaan halutunlaisia järjestäytyneitä rakenteita, käyttäen rakennusaineina molekyylejä. Molekyylien väliset vuorovaikutukset, kuten kemialliset sidokset ohjaavat niiden järjestäytymistä kiderakenteiksi. Työssä hyödynnettiin koordinaatiosidoksia, halogeenisidoksia ja vetysidoksia molekyylien järjestelemisessä.

Tutkimuksessa kuvattiin uusi molekyylien välinen sidosmuoto, jossa yhdistyvät halogeeni- ja vetysidos. Molemmat näistä sidostyypeistä tunnetaan, mutta tutkimuksessa kuvattua näiden yhdistelmää ei ole aiemmin raportoitu. Lisäksi tutkimuksessa osoitettiin, että väriaineherkisteisissä valokennoissa yleinen väriaine (N3) muodostaa halogeenisidoksen jodin kanssa. Tietoa voidaan hyödyntää uusien väriainamolekyylien suunnittelussa.

Tutkimus antaa myös uutta tietoa ruteenikompleksien halogeenisidoksista ja mahdollistaa niiden käyttämisen kidesuunnittelun apuna. Lisäksi bariumbisfosfonaattien ja kuparikloridien rakenteista saatiin uutta tietoa, jota voidaan hyödyntää uusien materiaalien suunnittelussa.

Kidesuunnittelussa hyödynnetään kemiaa, materiaalitiedettä ja kristallografiaa

Kidesuunnittelu on tieteenhaara, jossa hyödynnetään kemiaa, materiaalitiedettä ja kristallografiaa, ja sen tarkoituksena on tuottaa kiinteitä yhdisteitä, joilla on haluttuja ominaisuuksia. Yhdisteiden rakennusaineina käytetään useimmiten molekyylejä ja ioneja. Haluttuja ominaisuuksia voivat olla esimerkiksi epälineaariset optiset ominaisuudet, tietynkokoiset huokoset materiaalissa tai katalyyttiset ominaisuudet. Yhteistä näille ominaisuuksille on se että ne aiheutuvat molekyylien järjestäytymisestä tietyllä tavalla.

Kidesuunnittelussa tätä järjestäytymistä ohjataan valitsemalla molekyylit ja tarvittaessa muokkaamalla niitä niin, että ne sitoutuvat toisiinsa halutulla tavalla. Materiaalin muodostumiseen vaikuttavia tekijöitä on kuitenkin niin paljon, ettei vielä voida kovin luotettavasti ennustaa syntyvän yhdisteen kiderakennetta ja sitä kautta sen ominaisuuksia. Väitöstutkimuksessa on selvitetty joidenkin parametrien vaikutuksia syntyviin kiderakenteisiin.

Tutkimuksessa selvitettiin fosforiatomien välisen hiiliketjun pituuden vaikutusta bariumbisfosfonaattien rakenteisiin ja havaittiin, että ketjun kasvaessa rakenteessa olevien huokosten koko kasvoi. Toisessa osassa tutkimusta selvitettiin jodin silloittamien ruteenibipyridiini-metallikompleksien rakenteita. Kaikki tutkitut metallikompleksit muodostivat halogeenisidoksen jodin kanssa. Kaikilla tutkituilla komplekseilla jodimolekyylit silloittivat metallikomplekseja, joko dimeereiksi tai ketjuiksi.

Tutkimuksen kolmannessa osassa tutkittiin kuparikloridiyhdisteiden rakenteita, käyttäen piperidiiniä ja bispiperidiiniä vastaioneina. Vaikka kuparikloridiyhdisteitä on tutkittu paljon, kuvattiin tutkimuksessa uudenlainen kuparikloridiketju, jolla voisi olla mielenkiintoisia magneettisia ominaisuuksia. Myös kuparin hapetusasteen havaittiin vaikuttavan merkittävästi syntyviin kiderakenteisiin.

FM Matti Tuikan kemian alaan kuuluva väitöskirja Crystal engineering studies of barium bisphosphonates, iodine bridged ruthenium complexes and copper chlorides ( Tutkimuksia kidesuunnittelusta bariumbisfosfonaateilla, jodisilloitetuilla ruteenikomplekseilla ja kupariklorideilla) tarkastetaan Luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa. Vastaväittäjänä tilaisuudessa toimii d osentti Raija Oilunkaniemi, Oulun yliopisto , ja kustoksena professori Igor Koshevoy, Itä-Suomen yliopisto.

Matti Tuikka on syntynyt vuonna 1977 Lohtajalla. Hän on valmistunut ylioppilaaksi vuonna 1996 Kälviän lukiosta ja filosofian maisteriksi vuonna 2003 Joensuun yliopistosta.

Lisätietoja: Matti Tuikka, p. 040 729 1023, tutti.maikka@gmail.com

Yrityksestä

Itä-Suomen yliopisto on yksi Suomen suurimmista tiedeyliopistoista. Yliopiston toiminnassa korostuu monitieteisyys. Opetusta on yli sadassa pääaineessa. Tasokkaan opetuksen lisäksi yliopisto tarjoaa opiskelijoilleen nykyaikaisen opiskeluympäristön, jota kehitetään jatkuvasti. Yliopistolla on kampukset Joensuussa, Kuopiossa ja Savonlinnassa. Tiedekuntia on neljä: filosofinen tiedekunta, luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunta, terveystieteiden tiedekunta sekä yhteiskuntatieteiden ja kauppatieteiden tiedekunta. Yliopistossa on noin 15 000 opiskelijaa ja se työllistää lähes 2 800 henkilöä.

Yhteyshenkilöt

  • Itä-Suomen yliopisto
    Joensuu / Kuopio / Savonlinna
    http://www.uef.fi
  • Joensuun kampus
    Yliopistokatu 2, PL 111, 80101 Joensuu
  • Kuopion kampus
    Yliopistonranta 1, PL 1627, 70211 Kuopio
  • Savonlinnan kampus
    Kuninkaankartanonkatu 5-7, PL 86, 57101 Savonlinna

Tilaa