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

      Katso, kuinka arvokas kesämökkisi voi olla – kuntalista kertoo hinnat eri puolilla Suomea

    2. 2

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    3. 3

      Maanjäristys ravisteli Kosin lomasaarta – ainakin kaksi kuollut, useita loukkaantunut

    4. 4

      Instagram sensuroi Emilian, 25, rohkean bikinikuvan – kahden lapsen äiti pöyristyi: ”Kun muodokkaampi nainen laittaa kuvan, se poistetaan”

    5. 5

      Putin ei jää Suomeen yöksi, mutta rajan takana odottavat luksushuvilat – IS esittelee Putinin datsat

    6. 6

      TMZ: Linkin Parkin solisti Chester Bennington, 41, on kuollut

    7. 7

      Suomi on ollut jo puoli vuotta ilman USA:n suurlähettilästä – asiantuntija: ”Jos tulee kriisi, ollaan hukassa”

    8. 8

      Ruotsin naismaajoukkueen pelaaja pahastui saksalaislehden ulkonäkölistauksesta – ”Surullista”

    9. 9

      Lemmikkipapukaija toistaa kylmäävää lausetta: ”Älä v**ussa ammu!” – vaimo sai tuomion miehensä murhasta

    10. 10

      Linkin Parkin Mike Shinoda shokissa kollegansa yllättävästä kuolemasta – näin hän kommentoi suru-uutista, myös Chris Cornellin vaimolta sydäntä särkevä twiitti

    11. Näytä lisää
    1. 1

      TMZ: Linkin Parkin solisti Chester Bennington, 41, on kuollut

    2. 2

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    3. 3

      Nainen ei pessyt itseään pesuaineilla kahteen viikkoon – vaikutukset yllättivät

    4. 4

      Tiedätkö, mitä oikeasti omistat? Syöpäsairaalla vaimolla oli käyttöoikeus muistisairaan miehensä tilille – maistraatti iski väliin

    5. 5

      Yllätystieto – Arto Bryggare uskoo tietävänsä syyn Usain Boltin lopettamiseen

    6. 6

      Varusmies tuupertui maahan Cooperin testin jälkeen Vekaranjärvellä – IL: Todettiin myöhemmin aivokuolleeksi

    7. 7

      Apu: Jethro Rostedt aikoo jäädä eläkkeelle 5 vuoden sisällä – kerskailee omaisuudellaan: ”Kyllä se miljoonissa lasketaan”

    8. 8

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    9. 9

      Urheilutoimittaja yritti syytteen mukaan tilata naisystävänsä yliajon – maksoi vangille 6 500 euroa etumaksuna

    10. 10

      Valtteri Bottas murjaisi vitsin Kimi Räikkösestä, kertoi myös ketä F1-kuskia ei haluaisi seurakseen autiolle saarelle

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Hanna menetti miehensä äkillisesti – Kimmosta jäi jälkeen vain hoitajan ojentama muovipussi

    2. 2

      Saara ja Esa panivat seksielämänsä kuntoon kahdessa viikossa: ”Miksi emme kokeilleet tätä aiemmin?”

    3. 3

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    4. 4

      Äiti ja isä löytyivät surmattuina – alkoi selvitä, että tytöille oli ehkä tapahtunut jotain vielä karmivampaa

    5. 5

      Venäläisturisteja virtaa Suomeen yllättävästä syystä – näitä hamstrataan nyt kaupoista

    6. 6

      Synkkä juhlailta Salossa – morsian joutui soittamaan poliisin omiin häihinsä

    7. 7

      Nuori nainen lähetti avoimen sairauslomaviestin – pomon reaktio sai itkemään

    8. 8

      Sabina Särkkä narahti uimapukukuvansa muokkaamisesta – kihlatun julkaisu paljasti totuuden: huomaatko eron?

    9. 9

      8 asiaa, joita pariskunnat tekevät, mutta eivät myönnä sitä – montako kohtaa myönnät?

    10. 10

      Räikkösellä musertava keskustelu tallin kanssa – ”En tiedä, mitä sanoa...”

    11. Näytä lisää
    Näitä luetaan!
    1. 1

      Katso, kuinka arvokas kesämökkisi voi olla – kuntalista kertoo hinnat eri puolilla Suomea

    2. 2

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    3. 3

      Maanjäristys ravisteli Kosin lomasaarta – ainakin kaksi kuollut, useita loukkaantunut

    4. 4

      Instagram sensuroi Emilian, 25, rohkean bikinikuvan – kahden lapsen äiti pöyristyi: ”Kun muodokkaampi nainen laittaa kuvan, se poistetaan”

    5. 5

      Putin ei jää Suomeen yöksi, mutta rajan takana odottavat luksushuvilat – IS esittelee Putinin datsat

    6. Näytä lisää
    1. 1

      TMZ: Linkin Parkin solisti Chester Bennington, 41, on kuollut

    2. 2

      Teemu Selänteen pojat katsoivat ilmaiseksi keikkaa isänsä luksusjahdilta – lavalla esiintyneeltä Reino Nordinilta osuva kuitti aiheesta

    3. 3

      Nainen ei pessyt itseään pesuaineilla kahteen viikkoon – vaikutukset yllättivät

    4. 4

      Tiedätkö, mitä oikeasti omistat? Syöpäsairaalla vaimolla oli käyttöoikeus muistisairaan miehensä tilille – maistraatti iski väliin

    5. 5

      Yllätystieto – Arto Bryggare uskoo tietävänsä syyn Usain Boltin lopettamiseen

    6. Näytä lisää
    1. 1

      Hanna menetti miehensä äkillisesti – Kimmosta jäi jälkeen vain hoitajan ojentama muovipussi

    2. 2

      Saara ja Esa panivat seksielämänsä kuntoon kahdessa viikossa: ”Miksi emme kokeilleet tätä aiemmin?”

    3. 3

      Harrastatko sinäkin ”Pirkka-seksiä”? 7 syytä, miksi se on tajuttoman upeaa

    4. 4

      Äiti ja isä löytyivät surmattuina – alkoi selvitä, että tytöille oli ehkä tapahtunut jotain vielä karmivampaa

    5. 5

      Venäläisturisteja virtaa Suomeen yllättävästä syystä – näitä hamstrataan nyt kaupoista

    6. Näytä lisää