Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, DI Taneli Juntunen

"Termiset ja termosähköiset ilmiöt nanorakenteissa energiasovelluksiin"

Energiatehokkuutta nanomittakaavan lämmönhallinnalla

Lämmönhallintaan liittyvät haasteet ovat yhä keskeisemmässä roolissa moderneissa elektroniikkasovelluksissa. Nanoteknologian nopea kehitys on mahdollistanut uusia tapoja sekä hallita lämpöenergiaa että muuntaa sitä suoraan puhtaaksi ja uusiutuvaksi sähköksi termosähköisen ilmiön avulla. Nanorakenteet mahdollistavat paremman termosähköisen tehokkuuden samanaikaisesti säilyttäen materiaalien läpinäkyvyyden ja taipuisuuden.

Väitöskirja käsittelee nanorakenteiden vaikutusta materiaalin lämmönjohtavuuteen ja termosähköisiin ominaisuuksiin. Työssä esitetään uusia tapoja räätälöidä ohutkalvo- ja nanolankarakenteiden lämmönjohtavuutta materiaalirajapintoja hyödyntäen, mikä mahdollistaa mm. tehokkaampien termosähköisten ja optoelektronisten järjestelmien kehityksen. Vaikka lämmön johtuminen ymmärretään yleisesti hiukkasvuon kaltaisena ilmiönä, nanorakenteissa voidaan myös havaita lämmön aaltoluonteesta johtuvia ominaisuuksia. Tutkimus osoittaakin, että lämmön aaltoluonnetta hyödyntämällä voidaan vaikuttaa äärimmäisen voimakkaasti ohutkalvorakenteiden lämmönjohtavuuteen. Tulos edistää siten perustavanlaatuista ymmärrystämme lämmön mikroskooppisesta luonteesta.

Työssä kehitetään myös edistyksellisiä nanovalmistusmenetelmiä ekologisille ja kustannustehokkaille termosähköisille materiaaleille mm. atomikerroskasvatuksen ja mustesuihkutulostuksen avulla. Materiaalien pohjalta valmistetaan uusia anturi- ja energiankeruusovelluksia, kuten taipuisia ja läpinäkyviä termosähkögeneraattoreita sekä kosketuspaneeli, joka muodostaa sähköisen signaalin suoraan käyttäjän tuottamasta lämmöstä.

Vastaväittäjänä toimii Associate Professor Neophytos Neophytou, University of Warwick, Iso-Britannia

Valvojana on professori Ilkka Tittonen, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos.

Väitöskirjan verkkosivu

Väittelijän yhteystiedot: Taneli Juntunen, Elektroniikan ja nanotekniikan laitos,
p. 040 834 2713, [email protected]