Väitös teknillisen fysiikan alalta, Rina Ibragimova

Moderni nanoteknologia löytää menestyksekkäästi tiensä jokapäiväisiin sovelluskohteisiin. Nanomateriaaleja, kuten kaksiulotteisia yhdisteitä, jotka koostuvat vain muutamista atomikerroksista, voidaan käyttää suomaan suurempaa akkukapasiteettia sähköisissä laitteissa, vähentämään harvinaisten materiaalien kulutusta ja jopa mahdollistamaan uusia elektronisten sovellusten aloja. Kaksiulotteisten materiaalien perhe, MXeenit, on yksi lupaavimmista modernissa elektroniikkateknologiassa johtuen näiden materiaalien poikkeuksellisista ominaisuuksista. Kaksiulotteiset MXeenit koostuvat siirtymämetalleista (M) ja hiilestä tai typestä (X). MXeenejä on käytetty monissa erilaisissa sovelluksissa, kuten energian varastoinnissa ja muuntamisessa, elektroniikassa, biolääketekniikassa, sensoreissa ja katalyysissä. Niitä voidaan suihkuttaa ja ruiskuttaa, niillä voidaan kattaa mikä tahansa pinta, ja niitä voidaan käyttää yksistään tai yhdessä muiden materiaalien kanssa. Näiden materiaalien hyödyntäminen massatuotannossa vaatii kuitenkin parempaa ymmärrystä niiden rakenteesta ja siitä, miten niiden ominaisuuksia voidaan räätälöidä. Huippuluokan laskennallisen fysiikan menetelmät auttavat MXeenien rakenteen ja ominaisuuksien mallintamisessa. Väitöskirjatyössäni sovelsin menestyksekkäästi yhdistelmää klusterilaajennus-, Monte Carlo- ja tiheysfunktionaaliteoria-menetelmistä simuloimaan kaksiulotteisten MXeenien pintarakennetta ja koostumusta erilaisissa kokeellisissa olosuhteissa.

Edellämainittuja menetelmiä käyttäen, löysin todenmukaisia atomijakaumia useiden MXeenien pinnalla. Näitä jakaumia voidaan hallita jossakin määrin kokeellisten parametrien kautta. Sisällytin nämä parametrit malleihini ja osoitin, mitä rakenteita on mahdollista tuottaa. Nämä löydökset tarjoavat perustavanlaatuista ymmärrystä siitä, mikä on mahdollista ja toisaalta mitä rajoitteita on MXeenien rakenteelle ja siten myös niiden ominaisuuksille. Lisäksi nämä tulokset auttavat ohjaamaan MXeenien kokeellista valmistusta tiettyyn sovellukseen tarvittavan rakenteen saavuttamiseksi.

Vastaväittäjä on apulaisprofessori Mohammad Khazaei, University of Tehran, Iran

Kustos on professori Patrick Rinke, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Väittelijän yhteystiedot: [email protected], +358 504767004

Väitöstilaisuus järjestetään etäyhteydellä. Zoom-linkki tapahtumaan

Väitöskirja on julkisesti nähtävillä 10 päivää ennen väitöstä Aalto-yliopiston julkaisuarkiston verkkoriiputussivulla.

Elektroninen väitöskirja