Kestävä yhteiskunta

Kestävät materiaalit ja niiden valmistus, kiertotalous, valoon reagoivia molekyylit ja nanorakenteet, katalyyttiset prosessit ja vähähiilinen yhteiskunta ovat tärkeitä kestävälle yhteiskunnalle.

Kestävä yhteiskunta tarvitsee nanotiedettä

Kestävien ratkaisujen kehittäminen vaatii yksityiskohtaista tietoa nanomittakaavassa tapahtuvista ilmiöistä. Monitieteisiä lähestymistapoja tarvitaan esimerkiksi katalyyttisten prosessien perusteiden ymmärtämiseen, miten materiaalit vuorovaikuttavat valon kanssa, tai miten nanorakenteita voidaan hyödyntää sensoreina. Lisäksi tutkimus auttaa selvittämään miten kiertotaloudessa voidaan raaka-aineiden joukosta siepata haitta-aineita, tai uudelleenkäyttää materiaaleja esimerkiksi antimikrobisina ratkaisuina.

Valo-aine-vuorovaikutusta voidaan käyttää aineen ominaisuuksien tutkimiseen. Nanokokoisilla järjestelmillä on erityisiä optisia ominaisuuksia jotka välittävät tietoa niiden elektronirakenteesta. Infrapuna-alueella spektroskooppiset mittaukset antavat tietoa molekyylivuorovaikutuksista ja molekyylien rakenteellisista ominaisuuksista. Valon avulla voidaan myös muokata biologisien järjestelmien toimintaa.

Lisätietoa tutkimuksesta löytyy tutkimusryhmien omilta verkkosivuilta.

Kehitämme uusia pehmeitä materiaaleja ja tutkimme kvanttiteknologioita sekä pääryhmän alkuaineita kestävän innovaation tueksi. Tutkimuksemme keskittyy arvokkaiden yhdisteiden talteenottoon biomassasta ja sivuvirroista, mahdollistaen kiertotalouden ratkaisuja ja uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Edistynyt kuvantaminen ja molekyylitason tutkimus auttavat ymmärtämään monimutkaisia biologisia järjestelmiä ja tukevat uuden sukupolven materiaalien ja teknologioiden kehitystä.

Tutkimukseen osallistuvat seuraavat tutkimusryhmät:

Maija Nissinen: Nanokemian synteesi- ja rakennetutkimus
Heikki Tuononen and Aaron Mailman: Main group chemistry
Jani Moilanen: Rare Earth Chemistry
Juha Muhonen: Piipohjaiset kvanttiteknologiat
Elina Kalenius: Kiertotalouden Orgaaninen Analytiikka
Kaisa Helttunen: Kiertotalouden orgaaninen kemia
Perttu Permi: Biomolecular NMR spectroscopy group
Fabien Cougnon: Supramolecular chemistry and molecular nanotopology
Marko Melander: Computational and theoretical electrochemistry
Marja Tiirola: Science for Better Life
Markus Ahlskog: Molekyyliteknologia
Karoliina Honkala:
Minttu Kauppinen:
Pekka Koskinen: Matalaulotteiset nanorakenteet
Varpu Marjomäki: Virus infection mechanisms and antiviral development
Arttu Miettinen: Moniskaalainen materiaalien karakterisointi
Lotta-Riina Sundberg: Host pathogen interactions

Tämä tutkimusalue keskittyy edistyneeseen, uusien pehmeiden materiaalien synteesiin, raskaampien pääryhmän alkuaineiden tutkimukseen sekä kvanttiteknologioiden mahdollisuuksiin. Keskeisiä painopisteitä ovat proteiinirakenteita jäljittelevien nano-objektien kehittäminen biosovelluksia ja lääketiedettä varten, virusten ja tumien välisten vuorovaikutusten tutkimus ydinprosessien ymmärtämiseksi sekä punavalolle herkistyvien proteiinien tutkimus mahdollisia biosovelluksia varten. Nämä edistysaskeleet laajentavat tieteellistä ymmärrystä ja luovat pohjaa käytännön sovelluksille eri teollisuudenaloilla.

Tutkimukseen osallistuvat seuraavat tutkimusryhmät:

Mika Pettersson: Optical spectroscopy and laser modification of nanomaterials
Jussi Toppari: Molekyläärinen elektroniikka ja plasmoniikka
Perttu Permi: Biomolecular NMR spectroscopy group
Gerrit Groenhof:
Tanja Lahtinen: Synteettinen nanokemia
Maija Vihinen-Ranta: Virus-nucleus interactions
Janne Ihalainen: Spectroscopy of biomolecules
Heikki Takala: Optogeneettiset moduulit – toiminta ja sovellukset
Fabien Cougnon: Supramolecular chemistry and molecular nanotopology
Tero Heikkilä: Tiiviin aineen teoria
Andreas Johansson: NanoCarbon Laboratory
Aaron Mailman: Main group chemistry
Varpu Marjomäki: Virus infection mechanisms and antiviral development
Jani Moilanen: Rare Earth Chemistry
Juha Muhonen: Piipohjaiset kvanttiteknologiat
Maija Nissinen: Nanokemian synteesi- ja rakennetutkimus
Riku Tuovinen: Epätasapainotilan kvanttimateriaalit

Vähähiilisen yhteiskunnan tavoittelussa katalyyttisillä prosesseilla on keskeinen rooli. Tutkimuksessa edistytään sähkökemiallisten rajapintojen ja reaktioiden ymmärtämisessä, erityisesti vihreän energian muuntamisen, varastoinnin ja Power-to-X-teknologioiden osalta. Samanaikaisesti kehitetään uusia strategioita kemialliseen synteesiin, erityisesti katalyyttisten muunnosten kautta.

Materiaalien synteesin, karakterisoinnin ja laskennallisten menetelmien yhdistäminen nopeuttaa uusien materiaalien löytämistä sähkökemiallisiin energiateknologioihin. Nämä tutkimuspyrkimykset eivät ainoastaan syvennä sähkökemiallisen materiaalitieteen perustaa, vaan myös tukevat vihreämpää tulevaisuutta.

Tutkimukseen osallistuvat seuraavat tutkimusryhmät: