Lue uutinen mobiilisivustolla

300 gigatavua muistia tarpeen nanotekniikan läpimurrossa

CSC:n konesali Espoossa.

21.5.2008 08:59 Mikael Johanssonin tutkimusryhmä on pystynyt todistamaan, miten aineen rakenne muuttuu atomimäärän mukaan. Tarkimpien elektronirakennelaskujen tekemiseksi tarvittiin lähes 300 gigatavua muistia ja kaksi teratavua levytilaa tieteen tietotekniikan keskuksen superklusterilla Murskalla.

CSC:n mukaan työ tehtiin kansainvälisenä yhteistyönä johon osallistui tutkijoita Saksasta, Yhdysvalloista, Tanskasta sekä Suomesta.

Mallinnus tehtiin pääosin CSC:n laitteistola. Murska-superklusterin tarjoama suuri kapasiteetti muisteissa, levytilassa ja prosessoreissa osalta mahdollistivat työn vaatimat maailmanlaajuisesti suurimpiin kuuluvat kvanttimekaaniset laskut.

Pitkäaikainen
arvoitus

Yksi nanomaailman pitkäaikaisista arvoituksista, hyvin pienten negatiivisesti varattujen kultaklusterien suurin mahdollinen koko, on ratkaistu yhdistämällä huipputason kokeellisia ja laskennallisia menetelmiä. Saavuttaessaan kahdentoista atomin koon kultaklusteri muuttuu tasomaisesta kolmiulotteiseksi rakenteeksi.

Ainutlaatuinen kullan ominaisuus on sen taipumus pysyä tasomaisena selvästi muiden metallien ulottumattomissa olevassa suuruusluokassa. Tällä erikoisuudella on tärkeitä seuraamuksia esimerkiksi nanokatalyysissä, jossa kaksiuloitteisuudella on tehokkuuden kannalta ratkaiseva merkitys.

Katalyysillä nopeutetaan kemiallista reaktiota, kuten auton pakokaasujen muuttamista vähemmän haitallisiksi lisäämällä reaktioon ainetta joka toimii katalyyttinä. Perinteisesti katalyytin tehokkuus on suoraan verrannollinen sen pinta-alaan.

Mitä hienojakoisempi katalyytti sitä suurempi pinta-ala ja katalyyttinen tehokkuus. Kun siirrytään tarpeeksi pieniin katalyyttisiin hiukkasiin, joiden koko on nanometrin luokkaa, tämä sääntö ei enää päde. Tässä kokoluokassa hiukkasten katalyyttisiä ominaisuuksia ei voi ennustaa suurempien partikkeleiden oinaisuuksien perusteella.

Nanokatalyysi
uusi tutkimusala

Nanokoon hiukkasten katalyytiset ominaisuudet ovat usein täysin ainutlaatuisia ja tätä uutta tutkimusalaa kutsutaan nanokatalyysiksi. Nanokatalyyttien ominaisuuksiin vaikuttaa ratkaisevasti hiukkasen rakenne.

Pallo-, ja tasomaisella hiukkasella on täysin erilaiset katalyytiset ominaisuudet. CSC:n mukaan on siis hyvin tärkeää tietää tarkasti missä vaiheessa siirtyminen kolmiulotteisiin rakenteisiin tapahtuu. Rypäiden erittäin pienen koon takia niiden suora havainnointi on mahdotonta; sen sijaan näiden nanopartikkelien näkemiseksi laboratoriokokeet on yhdistettävä teoreettisen mallinnuksen tarjoamiin oivalluksiin.

Näin pienten hiukkasten rakenteen selvittämiseksi tarvitaan laskennallista tutkimusta kokeiden lisäksi. Johanssonin ryhmä tutki 7-13 kulta-atomin mudostamia ryppäitä ja selvitti kuinka moneen kulta-atomiin asti rakenne säilyy tasomaisena. Tutkimustulosten perusteella rakenteen muuttuminen tasomaisesta pallomaiseksi tapahtuu 12 kulta-atomin kohdalla.

Kalevi Nikulainen toimitus@digitoday.fi

Teksti on lisensoitu Creative Commons Nimeä-Ei muutoksia-Epäkaupallinen -lisenssillä.

Kirjoita kommentti

Ohjeet: Pysy aiheessa ja kirjoita napakasti. Muista, että haastateltavilla, kanssakeskustelijoilla ja toimittajilla on oikeus omaan, eriävään mielipiteeseen. Ole kohtelias ja ystävällinen, äläkä tarkoituksella provosoi tai hauku muita keskustelijoita. Taloussanomat varaa oikeuden poistaa asiattomat viestit. Varauduthan siihen, että linkkejä sisältävät viestit tarkistetaan yksitellen roskapostin suodattamiseksi. Arvostamme mielipidettäsi!
Lue koko keskusteluetiketti

Bottivarmistus: mitä on kaksi ynnä viisi?

Viesti Nimi

Uutiset

Seksuaalirikoksesta epäilty valmentaja löytyi kuolleena sellistä

• Pohjanlahdelta löytyi upotettu konjakkilaiva
• Miljoonien viinakokoelma myyntiin vaimon vuoksi
• Kreikkaan vaaditaan uusia vaaleja
• Tukholman teinit tilaavat vodkaa tekstiviestillä