Tutkimuskohteeni

Viimeinen varsinainen päivitys: kevät 1996.

Takaisin kotisivulle

Työskentelen Helsingin Yliopiston kiihdytinlaboratoriossa Kumpulassa, prof. Juhani Keinosen tutkimusryhmässä. Laboratoriassamme tutkitaan lähinnä materiaalifysiikka ja puolijohdefysiikkaa ionisuihkumenetelmillä, sekä jonkin verran ydinfysiikkaa, lähinnä keveiden ytimien ominaisuuksia.

Itse olen erikoistunut molekyylidynaamisiin simulointeihin. Molekyylidynaamisilla menetelmillä simuloidaan atomien liikettä ratkaisemalla systeemin liikeyhtälöt numeerisesti tietokoneella. Simulointeja voidaan käyttää ja on käytetty hyväksi useimmilla fysiikan ja kemian aloilla.

Olen käyttänyt molekyylidynaamisia menetelmiä usealla eri alalla, alla muutama esimerkki.

Olen laskenut hyvin lyhyitä (luokkaa 1-100 fs) ytimien elinaikoja MD-GRID-menetelmällä. Menetelmässä simuloidaan usean tuhannen gammahajoavan ytimen hidastumista esim. natriumkloridikiteessä. Tässä esimerkkinä kuva 200:n Cl-36:den hajoamisesta NaCl-kiteessä (värit ilmentävät z-koordinaattia):

1. 200 36Cl:n hajoamista xy-tasossa

Simuloinneista saadaan nopeusjaukauma (kuva 2.) josta voidaan laskea gammasiirtymän viivamuoto elinajan funktiona. Vertaamalla näitä teoreettisia linjanmuotoja mitattuihin voidaan ytimen elinaika määrittää.

2. Nopeusjakauma ajan funktiona

Toinen tärkeä tutkimuskohteeni on ioni-implantoinnin aiheuttamien prosessien tutkiminen MD:llä. Tähän kuuluu mm. defektien muodostumisen simulointi puolijohteissa (kuva 3.), sekä kantamien lasku MD-simuloinneilla energia-alueella 1-100 keV (kuva 4.). Tätä varten olemme kehittäneet huomattavasti aikaisempia MD-menetelmiä tehokaaman laskutavan.

a)

b)

c)

3. 1 keV:in törmäyskaskadi piissä: a) 0-50 fs b) 0-100 fs c) 0-200 fs.

Voit seurata saman kaskadin kehittymistä myös kaksiosaisena mpeg-animaationa. Ensimmäisessä näkyy ensimmäiset 200 fs kaskadista, toisessa kaskadin kehitys aikana 200 fs - 400 fs. Jälkimäisessä näkyy miten kaskadin sydämeen on muodostunut tyhjiä alueita jotka vähitellen täyttyvät ympäröivistä atomeista.

4. 200 10 keV Si -> c-Si (6°). Väri kuvaa implantoidun piiatomin energiaa; kideatomeja ei selvyyden vuoksi ole lainkaan merkitty tähän.

Grafiitin pinnan vaurioituminen

Olen myös tutkinut grafiitin pinnan vaurioitumista, pyrkimyksenä oppia ymmärtämään mitkä atomirakenteet ovat kokeellisesti nähtyjen pintavaurioiden takana.

Olen mm. löytänyt uuden pintavauriotyypin, joka luultavasti selittää ainakin osan kokeellisista tuloksista. Tästä MPEG-animaatiosta näet miten vaurio muodostuu.

Molekyylidynamiikan teon ohella olen luonnollisesti silloin tällöin osallistunut laboratoriossamme tehtävien kokeiden tulosten data-analyysiin. Viime aikoina olen myös tutustunut tiheysfunktionaaliteoria-laskuihin pääasiallisena tarkoituksena laskea kahden atomin välisiä repulsiivisia potentiaaleja (voimia).

Jos haluat tutustua tutkimusaiheisiini tarkemmin, voit esim. lukea julkaisutietokannassani olevat julkaisut.

Työtehtäviini liittyen olen tullut tehneeksi yhtä sun toista ohjelmointia, mm. gammaspektrien käsittelyohjelmien graafisia käyttöliitymiä X-ympäristöön, moniparametrispektrien käsittelyohjelman mpspec, ajon aikana kompiloivan tehokkaan sovitusohjelman fitf sakä yksinkertaisia animaatioita piirtävän ohjelman dpc, jolla kuvat 1-4 ja mpeg-animaatio on tehty.

Näistä ohjelmista on senverran dokumentaatiota (mm. man-sivut) että voin antaa ne halukkaille testattaviksi ja käytettäväksi.