Kemian väitöskirja toi Ilia Sokolovskiille Gust. Kompan palkinnon

Gust. Kompan kilpailuun osallistui yhteensä 11 väitöskirjaa, joita eri yliopistot ehdottivat palkinnon voittajiksi. Kemia lehden tiedotteessa kerrotaan, että molempien voittajien väitöskirjat edustivat erittäin korkeaa tieteellistä tasoa, ja ne koostuivat useista oman alansa edustavista, korkean vaikuttavuuden tutkimusartikkeleista.

- Väitöskirjan korkea taso on syntynyt tiiviissä yhteistyössä ja erinomaisen ohjauksen ansiosta. Tunnustus on suuri kunnia ja merkittävä kannustus jatkaa tutkimustyötä, kertoo tutkija Ilia Sokolovskii.

Tehokkaampaa energian kuljetusta orgaanisissa aurinkokennoissa

Orgaaniset aurinkosähköratkaisut tarjoavat lupaavan vaihtoehdon tavanomaisille piipohjaisille aurinkokennoille, jotka hallitsevat tällä hetkellä globaaleja aurinkosähkömarkkinoita. Orgaanisten aurinkokennojen etuja ovat esimerkiksi edullisempi valmistus, keveys ja materiaalien runsaus, mutta niiden laajempaa hyödyntämistä rajoittaa edelleen heikompi hyötysuhde.

- Orgaanisten materiaalien keskeinen haaste liittyy energian kuljetukseen. Rakenteellisesta epäjärjestyksestä johtuen viritysten kantajat liikkuvat molekyyliltä toiselle epäkoherenttien hyppyjen avulla, mikä on melko tehotonta. Tämän seurauksena orgaanisten aurinkokennojen energiatehokkuus jää huomattavasti piipohjaisia ratkaisuja alhaisemmaksi, kertoo Sokolovskii.

Yhtenä ratkaisuna ongelmaan on esitetty molekulaaristen viritysten sekoittamista optisten kaviteettien rajoitettujen valomoodien kanssa. Kun valo ja aine ovat vahvassa vuorovaikutuksessa, hybridisoituvat ne polaritoneiksi kutsutuiksi kvasihiukkasiksi, joilla on sekä molekyyliviritysten että kaviteetin valomoodien ominaisuuksia. Polaritonien teoreettisesti suuri ryhmänopeus viittaa mahdollisuuteen nopeaan ja pitkän kantaman energian kuljetukseen. 

- Väitöskirjatutkimuksessani ilmiötä tarkastellaan atomitason näkökulmasta hyödyntämällä monitasoista molekyylidynamiikkamallia, jossa molekyylien rakennetta ja niiden kemiallista ympäristöä kuvataan kvantti- ja molekyylimekaniikan yhdistelmällä, selventää Sokolovskii.

Supertietokonesimulaatiot avaavat atomitason näkymän

Tutkimuksessa tehtiin simulaatioita supertietokoneilla Mahti ja Puhti, joita ylläpitää Suomen CSC - Tieteen tietotekniikan keskus Oy. Simulaatiotulosten perusteella Sokolovskii kehitti yleisen mekanismin kaviteetin tehostamalle energian kuljetukselle sekä analysoi, miten kuljetuksen luonne muuttuu polaritonien dispersiota ja kaviteetin laatukerrointa säädettäessä. 

- Tulokset tarjoavat uutta ymmärrystä valo–ainesysteemien toiminnasta. Ne auttavat ymmärtämään, miten orgaanisten materiaalien energiansiirtoa voidaan parantaa ja kuinka ne voi tulevaisuudessa edistää sekä uusien aurinkokennomateriaalien että optisten laitteiden kehitystä, täsmentää Sokolovskii.

Ilia Sokolovskii väitteli Jyväskylän yliopistosta vuonna 2024. Tutkielman ohjaajana toimi Jyväskylän yliopiston professori Gerrit Groenhof. Sokolovskii on tällä hetkellä tutkijatohtorina University College Londonissa ja työskentelee edelleen molekyylipolaritoniikan parissa.

Väitöskirja "Multiscale molecular dynamics simulations of enhanced excitation energy transport in organic microcavities" on luettavissa JYX-julkaisuarkistossa: https://jyx.jyu.fi/jyx/Record/jyx_123456789_97703. 

Lisätietoa:

• Tutkija Ilia Sokolovskii, ilia.i.sokolovskii@jyu.fi