Digitoday

Suomen supertietokoneet hiukkaspommituksen jäljillä

Julkaistu:

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.
MAINOS (TEKSTI JATKUU ALLA)
MAINOS PÄÄTTYY

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

      Nainen koki järkyttävän yllätyksen tv:tä katsellessa: oma mies kilpaili Napakympissä – Kari Salmelainen kertoo mykistävästä puhelusta

    2. 2

      6 esimerkkiä: Eläkeläispari, yksinhuoltajat, duunarit... Näin erilaisten perheiden tulot muuttuvat ensi vuonna

    3. 3

      HS: Huippukirurgi Sakari Orava huijasi suomalaisurheilijaa Barcelonassa 1992 – loppu on sinivalkoista olympiahistoriaa

    4. 4

      Sauli Niinistö ja rouva Jenni Haukio edustivat Minnesotassa – täysi konserttisali repesi presidentin murjaisulle

    5. 5

      Tellervo näki metsässä pelottavan näyn sinisistä lakanoista, pian hän ymmärsi sen – 6 pysäyttävää yliluonnollista kokemusta

    6. 6

      Nainen pudotti 160 kiloa ja suuntasi rannalle – rohkea kuva muuttuneesta kehosta on vahva viesti kiusaajille

    7. 7

      Vankikarkurin järjetön pako Lahdessa: Ajoi päin poliisiautoja, koira nappasi maastosta – epäillään murhan yrityksistä

    8. 8

      Kommentti: Tammikuussa nähdään, miten maahan­muutto­kritiikki puree Suomen presidentin­vaalissa

    9. 9

      Ivanka Trump jäi kiinni nolosta mokasta vauvakuvassaan – kuvankaunis malli sivalsi ovelasti: Some räjähti

    10. 10

      Tylyt oharit Napakympissä – Joni, 26, kertoo nyt katoamisensa taustoista: Pyytää anteeksi neiti X:ltä

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tylyt oharit Napakympissä – Joni, 26, kertoo nyt katoamisensa taustoista: Pyytää anteeksi neiti X:ltä

    2. 2

      Nainen pudotti 160 kiloa ja suuntasi rannalle – rohkea kuva muuttuneesta kehosta on vahva viesti kiusaajille

    3. 3

      Ivanka Trump jäi kiinni nolosta mokasta vauvakuvassaan – kuvankaunis malli sivalsi ovelasti: Some räjähti

    4. 4

      Testaa, miten sinä pärjäisit Haluatko miljonääriksi -visassa – 18-vuotias teekkari jäi vain kahden kysymyksen päähän jättipotista

    5. 5

      Sauli Niinistö ja rouva Jenni Haukio edustivat Minnesotassa – täysi konserttisali repesi presidentin murjaisulle

    6. 6

      Napakympin kadoksissa ollut herra A löytyi myöhään torstai-iltana – neiti X:lle tehdyt oharit voivat johtaa sanktioihin

    7. 7

      Kuvat: Pariskunta remontoi 360 euron mörskästä upean miljoonakämpän

    8. 8

      Tämä on googletetuin kysymys seksistä – vastaus ei ole niin yksinkertainen

    9. 9

      Essi Pöysti odottaa kolmatta lastaan – kaksi raskautta päättyi kauheimmalla mahdollisella tavalla

    10. 10

      Tällainen on Raahen epäilty kaksoissurmaaja: ”Hän ei ollut ihan tavallinen kaveri”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tv-juontajalle kävi äärimmäisen kiusallinen moka minihameessa – suora lähetys yllätti katsojat: Kuvat leviävät

    2. 2

      Ruotsalainen Natasha, 24, hämmästyttää äärimmäisellä muodonmuutoksellaan – vanhemmat eivät hyväksy tyttärensä kauneusleikkauksia

    3. 3

      Emma otti loukkaantuneen eläimen kiinni – ymmärsi vasta sitten: ”Herranjumala, eihän se olekaan mikään koira”

    4. 4

      Kaksi tavallista naista testasi kohutun Lidl-malliston kiinnostavimmat vaatteet – tältä ne oikeasti näyttävät

    5. 5

      Järkyttävä yllätys Napakympin kulisseissa: miesseuralainen katosi jäljettömiin – Neiti X lähti voittomatkalle yksin

    6. 6

      Mervi Tapola sairastui syöpään – ei voida parantaa: ”Järkytys oli hirvittävä”

    7. 7

      Trafi aloittaa kampanjoinnin ylihuomenna: Kärkenä dieselautoilijalle luvassa oleva 17000 euron verolasku

    8. 8

      Huutokauppakeisari myi 90-luvun muumimukin suurella summalla – löytyykö sinulta tämä harvinaisuus?

    9. 9

      Lähipiiri kertoo Sillanpään huumeidenkäytöstä: ”Jarille arki voi tuntua putoamiselta rotkoon”

    10. 10

      Entisen teinitähden tv-esiintyminen järkytti katsojia – luurangonlaiha laulaja kuin varjo entisestä: huumetesti paljasti karmivan totuuden

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Nainen koki järkyttävän yllätyksen tv:tä katsellessa: oma mies kilpaili Napakympissä – Kari Salmelainen kertoo mykistävästä puhelusta

    2. 2

      6 esimerkkiä: Eläkeläispari, yksinhuoltajat, duunarit... Näin erilaisten perheiden tulot muuttuvat ensi vuonna

    3. 3

      HS: Huippukirurgi Sakari Orava huijasi suomalaisurheilijaa Barcelonassa 1992 – loppu on sinivalkoista olympiahistoriaa

    4. 4

      Sauli Niinistö ja rouva Jenni Haukio edustivat Minnesotassa – täysi konserttisali repesi presidentin murjaisulle

    5. 5

      Tellervo näki metsässä pelottavan näyn sinisistä lakanoista, pian hän ymmärsi sen – 6 pysäyttävää yliluonnollista kokemusta

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Tylyt oharit Napakympissä – Joni, 26, kertoo nyt katoamisensa taustoista: Pyytää anteeksi neiti X:ltä

    2. 2

      Nainen pudotti 160 kiloa ja suuntasi rannalle – rohkea kuva muuttuneesta kehosta on vahva viesti kiusaajille

    3. 3

      Ivanka Trump jäi kiinni nolosta mokasta vauvakuvassaan – kuvankaunis malli sivalsi ovelasti: Some räjähti

    4. 4

      Testaa, miten sinä pärjäisit Haluatko miljonääriksi -visassa – 18-vuotias teekkari jäi vain kahden kysymyksen päähän jättipotista

    5. 5

      Sauli Niinistö ja rouva Jenni Haukio edustivat Minnesotassa – täysi konserttisali repesi presidentin murjaisulle

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Tv-juontajalle kävi äärimmäisen kiusallinen moka minihameessa – suora lähetys yllätti katsojat: Kuvat leviävät

    2. 2

      Ruotsalainen Natasha, 24, hämmästyttää äärimmäisellä muodonmuutoksellaan – vanhemmat eivät hyväksy tyttärensä kauneusleikkauksia

    3. 3

      Emma otti loukkaantuneen eläimen kiinni – ymmärsi vasta sitten: ”Herranjumala, eihän se olekaan mikään koira”

    4. 4

      Kaksi tavallista naista testasi kohutun Lidl-malliston kiinnostavimmat vaatteet – tältä ne oikeasti näyttävät

    5. 5

      Järkyttävä yllätys Napakympin kulisseissa: miesseuralainen katosi jäljettömiin – Neiti X lähti voittomatkalle yksin

    6. Näytä lisää