Digitoday

Valikko

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.

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

      Vesistö kirkastettiin 200 tonnilla kemikaalia – Sukeltajat hämmentyivät: Littoistenjärvi taas täysin samea

    2. 2

      Huippumalli edusti Cannesin elokuvajuhlilla lähes alasti – seksikkään vartalon peittona vain läpinäkyvä timanttimekko

    3. 3

      Mies korkkasi oluen – talo räjähti alta

    4. 4

      Matkustaja kertoo Euroopan vilkkaimman lentokentän kaaoksesta: ”Vihaisin paikka, jossa olen koskaan ollut”

    5. 5

      Mitä on tapahtunut Tiger Woodsille? Ratista kärynnyttä tähteä tuskin tunnistaa pidätyskuvasta

    6. 6

      Kim Jong-un uhoaa: Pohjois-Korea ottaa suuren harppauksen eteenpäin ja kostaa amerikkalaisten provokaation

    7. 7

      Mieskolmikko muilutti, ryösti ja virtsasi päälle – uhri jäi alasti öiselle hiekkamontulle 16 asteen pakkaseen

    8. 8

      Nainen talutti tiikerin häkkiin eläintarhassa – kissapeto kävi kiinni ja tappoi

    9. 9

      May väläytti: Britannia valmis irtautumaan EU:sta ilman erosopimusta

    10. 10

      Maineikkaan tanssipaikan yrittäjä pelkää pakkohuutokaupan vievän lattian alta – ”Tähän on niin sielunsa antanut”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Katy Perry, 32, vilautti herkkiä paikkojaan konsertissa – kamerat räpsähtivät: Paljastavat kuvat leviävät vauhdilla

    2. 2

      Mittava poliisioperaatio Länsisatamassa – poliisi etsii vaarallista henkilöä

    3. 3

      Mallikaunotar ja menestynyt bisnesnainen päätyi osaksi miljardöörin tosielämän haaremia – mykistävät yksityiskohdat: 11 vaimoa nautintoja varten

    4. 4

      Lola Odusoga julkaisi meikittömän treenikuvan – vilauttaa paljasta vatsaansa: ”Epätäydellisyys on kaunista”

    5. 5

      Laskuvarjo ei auennut – tuhannet todistivat karmeaa onnettomuutta laivaston näytöksessä New Yorkissa

    6. 6

      Hinkkaavatko sisäreidet yhteen? 10 näppärää kikkaa, joilla ratkaiset ikuisuusongelman

    7. 7

      Aviomies valitsi vaimolleen mekon: TTK-kaunotar varasti show’n tv:ssä – lateksiasu paljasti kookkaat rinnat

    8. 8

      Velkavankeuteen joutunut thaipoimija Bunruay, 54, vaatii oikeutta Kainuussa: ”Joka viikko 3 koronkiskuria tuli pickupilla kotiimme”

    9. 9

      Pamela Anderson, 49, selittää IS:lle muuttunutta ulkonäköään – kaiken takana yksi päätös: ”En yksinkertaisesti jaksa enää tässä iässä”

    10. 10

      Kuva leviää: Miehen lahja tyttöystävälle meni aivan penkin alle – huomaatko nolon ongelman?

    11. Näytä lisää
    1. 1

      IS seuraa hetki hetkeltä: Ainakin 22 kuoli Manchesterin iskussa – epäilty tallentui valvontakameraan

    2. 2

      Tietoa Michael Schumacherin tilasta varjellaan visusti – nyt perheen vaikenemiselle saatiin selitys

    3. 3

      Ratapölkyn haju paljasti omakotitalosta ikävän yllätyksen –myyjä joutuu palauttamaan 202000 euroa

    4. 4

      Tunteikas kuva presidentti Koiviston hautajaisista: Assi Koivisto näytti hellän puolensa

    5. 5

      Aviomies valitsi vaimolleen mekon: TTK-kaunotar varasti show’n tv:ssä – lateksiasu paljasti kookkaat rinnat

    6. 6

      Katy Perry, 32, vilautti herkkiä paikkojaan konsertissa – kamerat räpsähtivät: Paljastavat kuvat leviävät vauhdilla

    7. 7

      Roope Salminen haastatteli Cheyenne Järvistä – Sara Sieppi raivostui: ”Parempi reitti kuin reittä pitkin”

    8. 8

      Helmikuussa kadonnut Harry Karjalainen löytyi kuolleena

    9. 9

      Yle näyttää suomalaisen K18-elokuvan – Marianne Träskman esiintyi elokuvassa teini-ikäisenä ja kertoo nyt eroottisista kohukohtauksista

    10. 10

      Näin Sebastian Vettel vei Monacon voiton Kimi Räikköseltä – IS seurasi F1-kisaa

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Vesistö kirkastettiin 200 tonnilla kemikaalia – Sukeltajat hämmentyivät: Littoistenjärvi taas täysin samea

    2. 2

      Huippumalli edusti Cannesin elokuvajuhlilla lähes alasti – seksikkään vartalon peittona vain läpinäkyvä timanttimekko

    3. 3

      Mies korkkasi oluen – talo räjähti alta

    4. 4

      Matkustaja kertoo Euroopan vilkkaimman lentokentän kaaoksesta: ”Vihaisin paikka, jossa olen koskaan ollut”

    5. 5

      Mitä on tapahtunut Tiger Woodsille? Ratista kärynnyttä tähteä tuskin tunnistaa pidätyskuvasta

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Katy Perry, 32, vilautti herkkiä paikkojaan konsertissa – kamerat räpsähtivät: Paljastavat kuvat leviävät vauhdilla

    2. 2

      Mittava poliisioperaatio Länsisatamassa – poliisi etsii vaarallista henkilöä

    3. 3

      Mallikaunotar ja menestynyt bisnesnainen päätyi osaksi miljardöörin tosielämän haaremia – mykistävät yksityiskohdat: 11 vaimoa nautintoja varten

    4. 4

      Lola Odusoga julkaisi meikittömän treenikuvan – vilauttaa paljasta vatsaansa: ”Epätäydellisyys on kaunista”

    5. 5

      Laskuvarjo ei auennut – tuhannet todistivat karmeaa onnettomuutta laivaston näytöksessä New Yorkissa

    6. Näytä lisää
    1. 1

      IS seuraa hetki hetkeltä: Ainakin 22 kuoli Manchesterin iskussa – epäilty tallentui valvontakameraan

    2. 2

      Tietoa Michael Schumacherin tilasta varjellaan visusti – nyt perheen vaikenemiselle saatiin selitys

    3. 3

      Ratapölkyn haju paljasti omakotitalosta ikävän yllätyksen –myyjä joutuu palauttamaan 202000 euroa

    4. 4

      Tunteikas kuva presidentti Koiviston hautajaisista: Assi Koivisto näytti hellän puolensa

    5. 5

      Aviomies valitsi vaimolleen mekon: TTK-kaunotar varasti show’n tv:ssä – lateksiasu paljasti kookkaat rinnat

    6. Näytä lisää