Väitöskirjatutkija, Tutkaan ja taajuusriippuviin optisiin elementteihin perustuvan THz- ja alimillimetriaaltokuvantamisen käyttö reaaliaikaiseen kudoksen tutkimiseen

Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu 14 000 opiskelijaa, 400 professoria ja yli 5000 työntekijää, jotka edustavat yhteensä yli 120 kansalaisuutta.  Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä. Monimuotoisuus on osa meitä, ja teemme jatkuvaa työtä yhteisömme monimuotoisuuden ja syrjimättömyyden varmistamiseksi. Siksi kannustammekin päteviä hakijoita taustasta riippumatta liittymään yhteisöömme.

THz- ja millimetriaaltotekniikan tutkimusryhmä etsii väitöskirjatutkijaa monitieteelliseen THz-kuvantamisen lääketieteelliseen tutkimusohjelmaan, jossa kehitetään diffraktiivisia optisia elementtejä (DOE) ja muita uusia THz-valaisutekniikoita pintakudoksen morfologian ja vesipitoisuuden selvittämiseksi. Teoreettinen työ sisältää fysikaalisen optiikan simulaatioita ja tutkasignaalin käsittelytekniikoita, ja kokeellinen työ perustuu alimillimetriaalloilla toimivaan FMCW-monostaattiseen tutkajärjestelmään.

Työn taustaa

THz- ja alimillimetriaaltokuvantaminen on lupaava menetelmä kudostilan arviointiin, sillä sen avulla voi tunnistaa epänormaalit muutokset kudoksen vesipitoisuudessa. Monet ihosairaudet (esim. ekseema, allergiat) ja silmäsairaudet (esim. Fuchsin dystrofia) liittyvät muutoksiin kudoksen vesipitoisuudessa, joita ei ole helppo havaita sairauden alkuvaiheessa. Ei ole olemassa ei-invasiivisia menetelmiä pienten, alkuvaiheen kudoksen nestetasapainon häiriöiden havaitsemiseksi. Alimillimetriaaltojen spektroskopia kudoksesta on sekä herkkä että tarkka kudoksen vedelle, ja se edustaa potentiaalisesti tarkkaa ja ei-invasiivista menetelmää nestetasapainon määrittämiseksi.

Kuitenkin spektroskopia ja kuvantaminen in vivo kudoksesta alimillimetriaaltotaajuuksilla ovat rajallisia, samoin kuin monet tutkimukselliset biofotoniikka-järjestelmät ovat rajallisia: (1) on vaikeaa saada valoa sinne, minne halutaan, ja (2) on vaikeaa saada korkealaatuista tietoa riittävän nopeasti, jotta potilaan liikkeet ja kudoksen kontrastimekanismien mahdolliset nopeat muutokset saadaan selvitettyä.

Näiden haasteiden ratkaisemiseksi kohteen valaisu on sovitettava sovellukseen. Tässä työssä kehität, arvioit, valmistat ja testaat diffraktiivisia optisia elementtejä, jotka optimoivat säteilyn jakautumisen kohteella ja maksimoivat kuvataajuuden. Optiset elementit integroidaan FMCW-lähetinvastaanottimiin, ja näitä toimintoja arvioidaan in vitro -malleilla ja vapaaehtoisilla koehenkilöillä.

Työn kuvaus

Väitöskirjatutkijan tehtävä sisältää neljä keskeistä kehitysaluetta: (1) Sovelluksen valaisuvaatimuuksiin sovitettujen diffraktiivisten optisten elementtien (DOE) suunnittelu, simulointi ja valmistus. DOE-kehitys perustuu numeerisiin menetelmiin: fysikaaliseen, Fourierin ja geometriseen optiikkaan. Suunnittelussa tulee myös huomioida erilaiset signaalilähteet ja taajuusalueet. (2) DOE-rakenteiden integrointi alimillimetriaalloilla toimivaan koherenttiin FMCW-lähetinvastaanottimeen. (3) Kuvantamiskokeet kalibrointi- ja mallikohteilla laboratoriossa. (4) Koneoppimismenetelmät, joita käytetään piirteiden tunnistamiseen ja luokittelun arviointiin kliiniseen sovellukseen liittyen.

Aiheeseen liittyviä tutkimusartikkeleita:

[1]          P. Rezapoor, A. Tamminen, J. Ala-Laurinaho, D. Ruan, and Z. Taylor, “Perturbed Resonance Frequency Analysis for Imaging Epidermal Thickness and Water Content Using Terahertz Spectroscopy,” IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, pp. 1–9, 2025.

[2]          R. Grigorev, F. Zarrinkhat, J. Lamberg, I. Nefedova, M. Mirmoosa, J. Ala-Laurinaho, A. Tamminen, and Z. Taylor, “Gouy Phase Correction for Quasioptical, Dielectric Spectroscopy of Spherical Shells in a Gaussian Beam for Terahertz Corneal Sensing,” IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology, vol. 15, no. 3, pp. 370–378, 2025.

[3]          S. V. Pälli, A. Tamminen, J. Ala-Laurinaho, and Z. D. Taylor, “Design and Characterization of Phase Holograms for Standoff Localization at Millimeter and Submillimeter Waves,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 70, no. 1, pp. 907–918, 2022.

Tutkimusryhmä

Aalto: Tämä tutkimus tehdään Aalto-yliopiston THz- ja millimetriaaltotekniikan tutkimusryhmässä, jota johtaa professori Zachary Taylor. Professori Taylorin ryhmä on maailman johtava THz- ja alimillimetriaaltojen teknologian kehittäjä diagnostisen lääketieteellisen kuvantamisen ja havainnoinnin käyttöön. Tehtävä kuuluu tutkimusohjelmaan, jota ovat rahoittaneet Suomen Akatemia ja Business Finland ja jota tällä hetkellä tukee Teknologiateollisuus ry.

Yhteistyökumppanit: Tämä työ tehdään yhteistyössä tutkijoiden kanssa Chalmersin yliopistosta (Ruotsi), St. Andrewsin yliopistosta (Skotlanti) ja UCLA:n lääketieteellisestä tiedekunnasta (USA). Monitieteinen ryhmä yhdistää laajan kirjon keskenään liittyviä erikoisaloja ja tarjoaa väitöskirjatutkijalle merkittävää kokemusta diagnostisesta insinöörityöstä.

Vaatimukset

• Maisterin tutkinto sähkötekniikasta, fysiikasta tai vastaavalta alalta
• Kiinnostus sekä teoreettisen että kokeellisen työhön. Kokeellisen työn kokemus on etu.
• Hyvä ymmärrys järjestelmistä ja signaalien käsitteistä
• Kokemus laskennallisista sähkömagnetiikan menetelmistä on etu
• Kokemus syvien neuroverkkojen (DNN) pohjautuvasta analyysistä on suositeltavaa
• Erinomainen MATLAB-, Python- tai jonkin muun skriptikielen hallinta
• Hyvä englannin kielen taito

Tutkimusohjelman tarjoama koulutus ja mahdollisuudet

• Sähkömagneettisen teorian ja simulointien osaamisen kehittäminen
• Monitieteellisen laboratoriotyöskentelyn osaamisen kehittäminen
• Erinomaiset työllistymismahdollisuudet mikroaaltojen tutkimuksessa tai teollisuudessa
• Erinomaiset työllistymismahdollisuudet lääketieteellisen kuvantamisen tutkimuksessa tai teollisuudessa
• Mahdollisuus kansainväliseen yhteistyöhön ja verkostoitumiseen.

Palkka ja aloitus

Väitöskirjatyöntekijän aloituspalkka on noin 3075 €/kuukaudessa. Palkka nousee ajan myötä vastuiden ja suoritusten mukaan. Sopimukseen sisältyy työterveyshuollon edut sekä lomaraha. Suomessa on kattava sosiaaliturvajärjestelmä. Aloitusajankohta on neuvoteltavissa, mutta aloitus mahdollisimman pian on toivottava.

Kiinnostuitko?

Hae tehtävää jättämällä hakemuksesi rekrytointijärjestelmämme kautta ("Hae nyt!" -linkki) viimeistään 28.2.2026. Sähköpostitse lähetettyjä hakemuksia ei hyväksytä. Kannustamme hakemaan aikaisin, sillä aloitamme hakemusten tarkastelun välittömästi. Hakemuksia käsitellään, kunnes tehtävä on täytetty.

Liitä mukaan seuraavat dokumentit:

• Hakemuskirje
• Kandidaatin ja maisterin tutkintojen todistukset sekä opintosuoritusotteet
• CV (sisältäen julkaisuluettelon, jos sellainen on)
• Kuvaus maisterin opinnäytetyöstä
• Suosittelijat

Aalto-yliopiston nykyisten työntekijöiden tulee hakea tehtävään omalla työntekijäprofiilillaan Workday-järjestelmän kautta (internal jobs/sisäiset työpaikat). Aallon opiskelijat tai vierailijat hakevat henkilökohtaisella sähköpostiosoitteella (ei aalto.fi) ulkoisen Avoimet työpaikat -sivun kautta.

Jos haluat kuulla lisää tehtävästä, ota yhteyttä professori Zachary Tayloriin, zachary.taylor@aalto.fi. Rekrytointiprosessiin liittyvissä kysymyksissä voit olla yhteydessä ELECn HR Advisoriin, hr-elec@aalto.fi.