Materiaalien laskennallinen mallinnus

Materiaalien laskennallisen mallinnuksen avulla on onnistuttu selvittämään eri aineiden atomitason ilmiöitä, joista hyviä esimerkkejä ovat hapettumisen alkuvaiheet monilla eri metallipinnoilla.

Laskennallisen mallinuksen tutkimusryhmä on kunnostautunut erityisesti transitiometallien pintailmiöiden selvittämisessä. Tämän lisäksi ryhmä on saanut merkittäviä tuloksia myös teollisuuden kannalta tärkeiden metallien rakenteellisten ominaisuuksien selvittämisessä.

Materiaalien laskennallinen mallinnus

Materiaalien laskennallisen mallinnuksen osaajia tarvitaan teollisuudessa monella saralla. Laskennallisesti on onnistuttu selvittämään eri aineiden atomitason ilmiöitä, esimerkiksi hapettumisen alkuvaiheet monilla metallipinnoilla.

Tällaisten ilmiöiden ymmärtäminen ja hallinta ovat tärkeässä osassa, kun pyritään parantamaan prosessien tehokkuutta, parantamaan niiden kesto-ominaisuuksia, tai suunnittelemaan entistä ympäristöystävällisempiä materiaaleja.

Tutkimusryhmämme tutkii teollisuuden kannalta merkittäviä materiaaleja laskennallisen mallinnuksen avulla. Käytössämme on useita ab initio -laskentaohjelmistoja, jotka perustuvat tiheysfunktionaaliteoriaan (DFT), ja lisäksi muutamia Low-Energy Electron Diffraction (LEED) -ohjelmia.

DFT-menetelmillä olemme keskittyneet erityisesti metallipintojen ilmiöihin, kuten esimerkiksi kuparin hapettumiseen, katalyyttisiin reaktioihin ja sähkömoottori-materiaalien mallinnukseen. Tutkimme myös titaanidioksidin nanopartikkelien ominaisuuksia.

Uusimpana tutkimuskohteena olemme myös mukana Suomen Akatemian rahoittamassa MUMO-projektissa, jossa tutkitaan biomassan prosessoinnissa tapahtuvia kemiallisia reaktioita.

LEED-menetelmien suhteen kiinnostuksen kohteena ovat molekyylikalvot, monimutkaiset metalliseokset, nano-rakenteiset kalvot, ja näiden vuorovaikutus yksinkertaisten adsorbaattien kanssa.

Huomattava osa tutkimustamme on LEED-menetelmän hyödyntäminen monimutkaisten pintarakenteiden tutkimukseen. LEED-menetelmän yhdistäminen ab initio -laskennan kanssa muodostaa vakaan pohjan materiaalien rakennetutkimukselle käyttäen toisiaan täydentäviä, toisistaan riippumattomia menetelmiä.

Lue lisää tutkimusryhmän wiki-sivulta.