Fysiikan professori: Ydinsimulaatiot vaativat tehokkaita tietokoneita, ja siinä “Suomi on edelläkävijä”

Suuri määrä säteilyä muuttaa minkä tahansa aineen atomitason koostumusta perustavanlaatuisesti. Esimerkiksi avaruussatelliittien sähköpiirien tai ydinreaktorien ja hiukkaskiihdyttimien puolijohtimien toiminta on täysin riippuvaista elektronien tarkoin säädellyistä vuorovaikutuksista. 

Kesällä 2024 Aalto-yliopiston professoriksi nimitetyn Andrea Sandin johtaman Nuclear Materials and Engineering (NuME) -tutkimusryhmän tavoitteena on ymmärtää entistä paremmin, miten säteily vaikuttaa eri materiaaleihin. Ryhmä käyttää apunaan erittäin kehittyneitä tietokonesimulaatioita.

“Ryhmämme selvittää miten atomien monimutkaiset vuorovaikutustilanteet vaikuttavat moniin tärkeisiin teollisuudenaloihin. Työ tehdään hyödyntämällä Euroopan parhaimmistoon kuuluvaa laskentainfrastruktuuria”, Sand sanoo. 

NuME koordinoi 1,5 miljoonan euron arvoista Euroopan tutkimusneuvoston Starting Grant -rahoitusta nimeltään “Comprehensive multiscale modelling of atomistic and electronic structure of radiation-induced defects in semiconductors” (MUST). Viisivuotinen projekti käynnistyi maaliskuussa 2023.

“Teemme myös laajaa kansainvälistä yhteistyötä, jonka tarkoitus tarjota tutkijoille mahdollisuuksia pysyä kilpailukykyisinä omilla tieteenaloillaan. Tästä esimerkkinä on kumppanuutemme Eurofusion-konsortion kanssa”, Sand jatkaa.

Akateemisen uran lähtölaukaus

NuME-tutkimusryhmässä pärjäävät parhaiten laskennalliset materiaalitieteilijät. Kun Sandilta kysytään, mikä on vetovoimaisin tekijä tutkijoille, joita kiinnostaa hänen tutkimusryhmäänsä liittyminen, Sand viittaa Aallon tarjoamaan yksilölliseen urakehitykseen.

“Tutkimustyömme hyötyy kahden viimeisen vuosikymmenen aikana tapahtuneesta supertietokoneiden kehityksestä”, Sand sanoo. ”Suomi on itse asiassa tässä asiassa edelläkävijä, sillä täällä on esimerkiksi CSC-keskuksen hallinnoima Lumi-supertietokone ja Aallolla puolestaan oma Triton-laskentakeskus.” 

NuMEn tutkijoilla on myös mahdollisuus tehdä yhteistyötä Helsingin yliopiston ja Uppsalan yliopiston tutkimusryhmien kanssa, joilla molemmilla on omat huippuluokan hiukkaskiihdyttimensä. Nämä yhteistyökumppanuudet tarjoavat NuME-ryhmälle mahdollisuuksia analysoida simulaatioita kokeellisen datan kautta.

14 tutkijasta koostuva NuME tarjoaa myös vahvan vertaistukiverkoston, joka voi olla hankalaa löytää pienemmistä tutkimusryhmistä.