Fysiikka

LUT School of Engineering Science tarjoaa vahvaa osaamista materiaalifysiikan ja optisen mittaustekniikan alueilla. Eturintaman tutkimus keskittyy erityisesti puolijohde-, suprajohde- ja nanofysiikkaan.

Tutkimuksella pyritään parantamaan materiaalien ominaisuuksia, ja teollisuuden mittausteknisiä järjestelmiä kehittämällä mm. sensoreita ja niiden tiedonsiirtoon liittyvää elektroniikkaa, kuten optisia kuitulinkkejä. Tutkimuksen ja opetuksen alalla on keskitytty suurelta osin kansainväliseen yhteistyöhön. Yhteistyötä tehdään mm. useiden venäläisten yliopistojen ja CERNin kanssa.

Magneettiset puolijohteet

Yksiköllämme on pitkä perinne magneettisten puolijohteiden tutkimuksessa. Tutkimuksemme keskittyvät lähinnä magneettisilla epäpuhtauksilla seostettuihin II-V ja II-IV-V -puolijohteisiin, ja yksikkömme on yksi johtavia ryhmiä tällä kapealla alueella.

Olemme kehittäneet kuljetusilmiöiden, Hall-jännitteen sekä resistiivisyyden tutkimustuloksiin käytettävän analyysimenetelmän, ja lisäksi selvitämme näiden materiaalien sopivuutta spintroniikan sovelluksiin.

Uutena tutkimusaiheenamme ovat hiilen nanopartikkelit, joissa on havaittu kiinnostava ferromagneettinen käyttäytyminen.

Suprajohteet - vihreän teknologian uusi lupaus

Suprajohteiden osalta yksikkömme on keskittynyt tutkimaan järjestysparametrin symmetriaa Pnictide-suprajohteissa ja korkean lämpötilan suprajohteissa (HTSC).

Pnictide-suprajohteet ovat uusi ryhmä suprajohteita, joiden järjestysparametrin symmetriaa tutkitaan laskennallisilla menetelmillä.

Tutkimuksissa pyritään myös saamaan lisätietoa Pnictide-suprajohteiden sähkönjohtavuudesta voimakkaissa magneettikentissä.

Modernin laserspektroskopian analyysimenetelmät

Mahdollisuus tehdä kvalitatiivisia havaintoja näytteestä mikroskooppisessa skaalassa on laajentanut ymmärtämystä fysiikan ja biologian alalla, mutta on olemassa vain muutamia tekniikoita, joilla voi todella selvittää näytteen lokaalin konsentraation ja kemiallisen koostumuksen.

Optisen mikroskopian suurin tavoite on aineesta riippumaton kemiallisesti tarkka mikroskopia-menetelmä. Tässä tarkoituksessa juuri Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS) -spektroskopia on osoittautunut hyväksi sen luotettavuuden ja yleiskäyttöisyyden vuoksi.

Jotta CARS-kuvien sisältämä suuri informaatiomäärä saadaan tehokkaasti analysoitua, vaatii käytäntö erilaisia analyysimenetelmiä.

Tällä tutkimusalueella yksikkömme on keskittynyt mittaustekniikoiden ja laskennallisten menetelmien kehittelyyn yhteistyössä eurooppalaisten, japanilaisten ja amerikkalaisten tutkimusryhmien kanssa.

Tutkimustyön tuloksena ryhmä on kehittänyt uudenlaisen CARS-spektrianalyysiin sovellettavan menetelmän, joka ensimmäisenä mahdollistaa tehokkaan analyysin tuntemattomien näytteiden CARS-spektrille.

Analyysimenetelmästä vuonna 2006 Optics Express-lehdessä julkaistu artikkeli on yksi siteeratuimmista artikkeleista CARS-kuvantamisen alalla.

Puolijohdeilmaisimet ja CERN yhteistyö

Puolijohdeilmaisimien alalla ryhmämme tekee tiivistä yhteistyötä Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERNin kanssa. CERN-toiminta on hiukkasfysiikan etulinjassa, ja toiminta Suomessa on koordinoitu yhteistyössä Helsingin yliopiston, Aalto yliopiston, Jyväskylän yliopiston, Tampereen yliopiston ja Lappeenrannan teknillisen yliopiston kesken.

Päätavoite CMS-kokeessa on tuottaa uusia löytöjä hiukkasfysiikassa, mutta samalla tehdä laitteiston kehitystyötä kokeiden mahdollistamiseksi.

Ryhmämme on valmistanut yli 2000 optista linkkikorttia CMS -triggeriasemaan, ja on aktiivisesti mukana myös MIGFET -transistorien ja 3D Stripixel -ilmaisimien kehitystyössä.

Yksikkömme tutkii myös UTDR (Ultrasound time domain reflectometry) -menetelmää.

Ota yhteyttä

professori Erkki Lähderanta
p. 029 446 3497
erkki.lahderanta@lut.fi