Tutustu meihin: Apulaisprofessori Ville Miikkulainen

Kuka olet ja miten päädyit tutkijaksi?

Nimeni on Ville Miikkulainen ja aloitin tammikuussa apulaisprofessorina kemian ja materiaalitieteen laitoksella tutkimusaiheena energiamateriaalit ja ohutkalvot. Atomikontrolloidun materiaalitekniikan tutkimusryhmäni kehittää ja soveltaa ohutkalvoja atomikerroskasvatuksella (atomic layer deposition, ALD) energiamateriaalien parantamiseen ja muokkaukseen.

Olen aina ollut kiinnostunut luonnontieteistä ja tekniikasta, sekä halunnut ymmärtää havaitsemiani ilmiöitä ja kaikenlaisten koneiden toimintaa. Kun olin Lappeenrannassa lukiossa, Joensuun yliopistossa oli käynnistynyt uusi kemistitutkija-koulutusohjelma ja sain sieltä mainoskirjeen. Se vaikutti erittäin mielenkiintoiselta ja hain sinne abikeväänä. Aloittaessani kemistitutkijan opintoja en ollut vielä lopullisesti päättänyt, että minusta tulee juuri kemian alan tutkija, vaan harkitsin vaihtoehtoina myös lääketieteen, tekniikan ja fysiikan opintoja. Kemistitutkijan opinnot lähtivät kuitenkin heti etenemään vauhdikkaasti ja kemia alkoi tuntumaan juuri oikealta alalta, enkä koskaan hakenut opiskelemaan mitään muuta.

Maisteriksi valmistuessani minulle tarjottiin haastavaa ja kiinnostavaa projektia ALD:stä ja jatkoin suoraan tohtoriopintoihin. Olen viihtynyt ALD:n parissa erinomaisesti koko urani, työskennellen yliopistoissa tutkijana ja teollisuudessa asiantuntijana. Tämä on selvästi minulle sopiva yhdistelmä kemian ja kiinnostavien laitteiden kehitystä!

Mitä tutkit ja miksi?

Jotta akut, polttokennot ja fotokatalyytit saadaan toimimaan tehokkaasti, on ensiarvoisen tärkeää hallita elektronien, ionien ja atomien liikettä niiden materiaaleissa ja erityisesti materiaalien pinnoilla ja rajapinnoilla. ALD on ainoa menetelmä, jolla materiaalit voidaan tuoda pinnoille ’atomi kerrallaan’, haluttuihin kohtiin, hyödyntäen tarkasti hallittuja kemiallisia reaktioita. Tutkimusryhmämme keskittyy energiasovellusten materiaalien ALD-prosessien kehittämiseen ja niiden kemiallisten reaktioiden ymmärtämiseen. Se on välttämätöntä, jotta on ylipäätään mahdollista valmistaa vihreän siirtymän edellyttämiä, nykyistä parempia energiamateriaaleja. Olemme jo laitoksellamme osoittaneet, että elektrodien ALD-pinnoituksella voidaan huomattavasti parantaa litiumioniakkujen elinikää ja suorituskykyä!

Kemistin näkökulmasta ALD on hyvin mielenkiintoinen menetelmä, koska kemia määrittelee koko materiaalin. Vaikka ALD-kalvot ovat hyvin ohuita, yleensä vain nanometrejä tai kymmeniä nanometrejä, ne on silti useimmiten mahdollista nähdä. Kemian tuloksen näkee heti, ja tutkijan saama palaute on suora ja välitön. Silti ALD-tutkijoille riittää vielä haasteita ja tekemistä. Prosesseja puuttuu kokonaan joillekin tärkeille materiaaleille. Olemassa olevia prosesseja on niin ikään parannettava, jotta niitä voidaan hyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla. Kehitystyöstä tekee mielenkiintoisen myös se, että ALD:ssä on niin paljon sovelluspotentiaalia. Sitä sovelletaan laajasti jo mikroelektroniikan valmistuksessa, mutta lisäksi on sovelluksia, joihin ei ole vielä herätty.

Miten päädyit Aaltoon?

Valmistuttuani Joensuusta tohtoriksi olen työskennellyt postdoc-tutkijana Helsingin yliopistossa ja Oslon yliopistossa, sekä teollisuudessa projektipäällikkönä Picosunilla ja tuotepäällikkönä Beneqillä. Helsingin yliopistossa pääsin mukaan moniin kiinnostaviin tutkimusprojekteihin ja toimin ALD-huippuyksikön koordinaattorina. Oslossa kehitin ALD-prosesseja litiumioniakkujen materiaaleille, mikä oli tärkeä kokemus myös nykyistä Aallon tehtävääni varten. Teollisuudessa sain puolestani arvokasta kokemusta tuotekehitysprojektien johtamisesta ja näin paljon erilaisia ALD:n sovelluskohteita.

Päädyin Aaltoon, kun yliopistossa oli avoinna lehtorin vuorotteluvapaasijaisuus. Se oli erinomainen mahdollisuus päästä opettamaan. Sijaisuuden jälkeen tulin valituksi lehtorin urapolkutehtävään, jossa sain lisää kokemusta opetuksesta ja myös sen kehittämisestä. Viime vuonna hain tätä tenure track -tehtävääni ja minulle avautui jälleen uusi, mielenkiintoinen mahdollisuus kehittyä ja tuoda samalla panokseni ajankohtaiseen ja tärkeään tutkimusaiheeseen. Aalto on kansainvälisyydessään, monipuolisuudessaan ja poikkitieteellisyydessään ainutlaatuinen yhteisö. Otaniemen kampuksellamme on paljon mielenkiintoisia mahdollisuuksia tutkimus- ja yritysyhteistyöhön.

Mitkä ovat olleet urasi kohokohtia?

Oslossa tutkimamme litiumioniakkumateriaalien prosessit olivat haastavia, koska litium on paitsi akussa, myös ALD-prosessin aikana helposti liikkuva ioni. Litium aiheutti aina jonkin poikkeaman ALD-prosessiin. Kun tutkimme poikkeamien syitä ja mekanismeja, saimmekin alun perin hankalat prosessit käännettyä uusiksi tavoiksi tehdä materiaaleja. Helsingin yliopistossa valoavusteisen ALD:n tutkiminen oli hyvin haastava projekti. Siinäkin oli aluksi paljon vaikeuksia, mutta saimme mielenkiintoisia uusia tutkimusavauksia. Näitä kokemuksiani ja syntyneitä ideoita pyrin Aallon tenure track-tehtävässäni hyödyntämään ja jatkamaan avauksia eteenpäin.

Mitä kertoisit lukiolaiselle alastasi?

Teknologinen edistys ja kipeästi tarvittavat uudet ratkaisut energiaan edellyttävät kehittyneitä materiaaleja. Kemian ja kemian tekniikan osaamista tarvitaan, jotta materiaaleja voidaan valmistaa, muokata ja kierrättää. Kemia on siten keskeisessä asemassa monilla yhteiskunnan ja teollisuuden alueilla. Esimerkiksi akkujen tai mikroelektroniikan kehitys ei olisi edes mahdollista ilman kemiaa ja ALD:tä. Opiskelemalla kemiaa voit ymmärtää molekyylien rakenteen ja siitä johtuvat aineiden ominaisuudet sekä opit soveltamaan osaamistasi tärkeisiin sovelluksiin. Aallon Kemian tekniikan korkeakoulusta valmistuneet työllistyvätkin erinomaisesti mielenkiintoisiin ja aidosti vaikuttaviin tehtäviin suomalaisissa ja kansainvälisissä yrityksissä. ALD on Suomessa vahva ja kasvava ala. Se on ja tulee olemaan ratkaiseva teknologia kriittisiin haasteisiin energiassa ja muissa tärkeissä sovelluksissa.