Väitös 15.8.2022: Mallinnus paljastaa molekyylien ominaisuuksia kiinteässä tilassa (Järvinen)

Tulokset osoittavat, että molekyylidynamiikan avulla voidaan saada atomitason tietoa kemiallisten ominaisuuksien, reaktioiden ja spektrin muutoksista ympäröivän jalokaasumatriisin vaikutuksesta. Tämä auttaa kokeellisten tutkimusten ymmärtämisessä ja tulkinnassa.
Tässä tutkimuksessa kartoitettiin, miten tutkittavia molekyylejä ympäröivä matriisi vaikuttaa sen sisällä olevien molekyylien värähdyksiin, mikä ilmenee muutoksina spektrissä. Vaikka nämä muutokset eivät yleensä estä molekyylien tunnistamista, on muutosten alkuperän ymmärtäminen tärkeää. Se antaa informaatiota, jolla voidaan selvittää, miten matriisin atomit ovat asettuneet tutkittavan molekyylin ympärille. Nämä paikalliset rakenteet ovat spektroskooppisesti havaittavia ja tunnistettavia, jotka puolestaan antavat viitteitä siitä, miten kemialliset reaktiot matriisissa tapahtuvat ja mistä spektrissä nähtävät erilaiset rakenteet syntyvät.
Tutkimuksessa kehitettiin molekyylidynamiikkaan perustuva menetelmä, jolla näitä matriisin aiheuttamia muutoksia voidaan mallintaa. Menetelmän avulla lasketut tulokset sisältävät uutta tietoa molekyylien paikallisista rakenteista ja molekyylien värähtelyjen kautta käynnistetyistä reaktioista. Tulokset mahdollistavat tehokkaan menetelmän löytää vastauksia tutkimusongelmiin, jotka käsittelevät kiinteän matriisiympäristön vaikutuksia kemiallisten systeemien rakenteisiin ja spektroskopiaan.
Tulevaisuudessa tässä väitöskirjassa esitetyistä menetelmästä ja kehitysehdotuksista voi tulla osa standardia laskennallista tutkimusta matriisieristyskokeiden tukemisessa. Tämä mahdollistaa tällä tutkimuksen saralla uuden aikakauden, jolloin matriisin aiheuttamat muutokset spektriin on järjestäen ymmärrettävissä ja reaktiot ovat mallinnettavissa riittävällä atomitason tarkkuudella, toteaa Teemu Järvinen.
Väitöstutkimus on monologi, joka sisältää yhden kansainvälisessä julkaisusarjassa julkaistun osatutkimuksen. Tutkimuksessa on hyödynnetty laajasta CSC – Tieteen tietotekniikka keskus oy akateemiseen tutkimukseen käytettyä tietokoneresurssia. Väitöstutkimus on saanut rahoitusta Suomen Akatemian tutkimushankkeista 286644 (ylivärähdysindusoitu kemia), 258806 (valokemian säätäminen: viritysdynamiikan kontrollointi molekylaarikoneissa) ja 332023 (valo-ohjatut kemialliset reaktiot ilmakemiallisissa komplekseissa).
FM Teemu Järvisen väitöskirja ”Molecular Dynamics View on Matrix Isolation” tarkastetaan maanantaina 15.8.2022 klo 12 Jyväskylän yliopiston kemian laitoksen auditoriossa KEM4. Vastaväittäjänä toimii professori Kari Laasonen (Aalto yliopisto) ja kustoksena professori Jan Lundell (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on suomenkielinen.
Väitöskirja on luettavissa sähköisenä täällä.