Professori Olli Ikkala sai Suomen tiedepalkinnon

Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professori Olli Ikkala on saanut arvostetun Suomen tiedepalkinnon. Palkinnon jakoi tiede- ja kulttuuriministeri Petri Honkonen osana Tiedefoorumia. 

Ikkalan tutkimus tuo yhteen kemiaa, fysiikkaa, biologiaa ja materiaalitieteitä. Palkinnon myöntävä opetus- ja kulttuuriministeriö luonnehtii tiedotteessa Ikkalan uraa kansainvälisesti arvostetuksi ja sen kuvataan yhdistävän syvällistä poikkitieteellistä osaamista, verkostoitumiskykyä sekä taitoa kouluttaa uusia tutkijoita. 

“Kyllähän tämä tuntuu hyvältä. Olen elämäni aikana ehdotellut aika suuren määrän palkintoja eri ihmisille, ja kerran nyt näinkin päin – kiitän palkinnon myöntäjää ja lisäksi niitä, jotka ovat minua tähän ehdottaneet, keitä ovatkaan”, Ikkala kommentoi.

Suomen tiedepalkinto jaetaan kahden vuoden välein Suomessa työskentelevälle tutkijalle tai tutkijaryhmälle, ja sen arvo on 100 000 euroa. Palkinnon myöntää opetus- ja kulttuuriministeriö Suomen Akatemian hallituksen esityksestä. 

Ura, joka ei nykyään ehkä voisi tapahtua

Ikkala aloitti uransa matalalämpötilafysiikan parissa. Väiteltyään tohtoriksi Teknillisen korkeakoulun (TKK) kylmälaboratoriosta vuonna 1983 hän siirtyi kymmeneksi vuodeksi kemianteollisuuteen Nesteelle. Siellä hän kehitti niin kutsuttuja konjugoituja polymeerejä, jotka joko johtavat sähköä kuten metallit tai ovat puolijohteita. Näille alun perin suunniteltuja käyttökohteita olivat esimerkiksi antistaattiset materiaalit ja antikorroosiopinnoitteet, mutta vuosien saatossa ne päätyivät toisenlaisiin merkittäviin sovelluskohteisiin – muiden toimesta –, muun muassa nykyäänkin kaupoista löytyviin litteisiin näyttöihin.

”Meiltä tutkijoilta usein kysytään jo liian aikaisessa perustutkimusvaiheessa, mikä on tutkimuksen käänteentekevä sovellus. Siinä vaiheessa realistista sovellusta on kuitenkin usein mahdoton arvata”, Ikkala huomauttaa.

Polymeeritutkimus johdatti Ikkalan fysiikan saralta kemian piiriin. Vähitellen hänestä alkoi tuntua, että Nesteellä kehitetyillä tekniikoilla voisi olla laajalti myös muita mahdollisuuksia, joiden kehittämiseen ei teollisuudessa ollut tilaisuutta. Niinpä Ikkala nelikymppisenä otti riskin ja hyppäsi vakityöstään takaisin akatemiaan, TKK:lle.

 “Nykyään näin ei varmaan voisi enää tapahtua, kun urapolut ovat niin standardoidut”, hän itse arvelee.

Polymeerien tutkimus vei Ikkalan nanoteknologian ja biologisten materiaalien piiriin. Hän alkoi tutkimusryhmineen selvittää, miten materiaalit muodostavat spontaanisti nanorakenteita eli itsejärjestyvät.

“Sitten huomasimme, että nämähän ovat hyvin läheisesti samanlaisia mekanismeja kuin biologiassa. Rupesimme miettimään, miten voisimme tehdä materiaaleja, jotka toimivat samalla tapaa kuin biologiset systeemit. Tämän tutkiminen sitten vaati läheistä yhteistyötä biologien kanssa.”

Ikkala nostaa esimerkiksi luonnon biologiset materiaalit, jotka ovat samaan aikaan sekä kovia että sitkeitä – ominaisuus, jota ei synteettisissä materiaaleissa juuri esiinny. Ikkalan ryhmä alkoi kehittää keinotekoista simpukan helmiäistä ja nanoselluloosamateriaaleja luonnossa esiintyviä periaatteita mukaillen.

Kohti ohjelmoitavia, oppivia materiaaleja

Ikkalan ja häntä ympäröivän tutkijayhteisön materiaalinkehitystyö on vuosien saatossa laajentunut ja syventynyt monenlaisiin suuntiin. Viimeisimpänä Ikkala on siirtynyt staattisten eli ominaisuuksiltaan pysyvien materiaalien kehittämisestä sellaisiin materiaaleihin, jotka pyrkivät jäljittelemään luonnossa esiintyvien materiaalien dynaamisia ominaisuuksia, siis niiden ”eläviä” toimintoja.

“Viimeisimpänä kiinnostuin siitä, pystyisimmekö valmistamaan materiaaleja, jotka reagoivat annettuihin ärsykkeisiin ikään kuin ne olisivat kykeneviä oppimiseen. Tietenkään ne eivät oikeasti opi, vaan uudet materiaalit on kemiallisesti ohjelmoitu käyttäytymään tietyllä, loogisella tavalla. Siis vastaavasti kuin keinoälyssä tietokonekoodilla ohjelmoidaan monimutkaisia algoritmisia päättelyitä, me ohjelmoimme kemiallisesti materiaaleja toteuttamaan yksinkertaisia toimintoja”, Ikkala kertoo.

Tutkimuksen lopullisia sovelluskohteita voidaan vasta arvailla, joskin pehmeät, itsenäisesti toimivat mikrorobotit siintävät Ikkalan ja tutkimusryhmän mielessä. Epävarmuus ei häiritse.

”Aikanaan vaistomme kertoi, että sähköaktiiviset polymeerit tulisivat olemaan tärkeitä – kuten tulivatkin – mutta arvasimme silloin perustutkimusvaiheessa sovellutukset väärin. Samalla tavalla vaistomme sanoo nyt, että elävien toimintojen inspiroimat materiaalit ovat tulevaisuudessa tärkeitä, vaikka realistisista sovellutuksista minulla on tällä hetkellä vain hatara käsitys.”

Huippuyksikköjä ja ERC-projekteja

Ikkalan tutkimus on edennyt usean merkittävän projektin puitteissa: Hänellä on ollut kaksi Euroopan tutkimusneuvoston Advanced Grant -apurahaa, ja biomimetiikan ja luonnon inspiroimien materiaalien tutkimusta on toistaiseksi tehty kahden Suomen Akatemian huippuyksikön piirissä. Tällä hetkellä toiminnassa on LIBER-huippuyksikkö. Ikkala on myös kahdesti saanut Suomen Akatemian nimittämän akatemiaprofessuurin.

Ikkala on julkaissut yli 300 tutkimusartikkelia, joista useat alansa arvostetuimmissa lehdissä. Hänellä on myös noin 20 patenttia. Vuonna 2018 hän sai Aalto-professorin arvonimen, joka myönnetään professoreille, joiden tieteelliset ansiot ovat poikkeuksellisen merkittäviä. Ikkala on Suomen Tiedeakatemian jäsen ja vuonna 2019 sai arvostetun Humboldt Research Award -palkinnon Alexander von Humboldtin säätiöltä.

Ikkalla aloitti uransa Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboratoriosta. Hän teki diplomityönsä vuonna 1977 ja väitteli tohtoriksi TKK:lta vuonna 1983.