Aurinkoenergiaa keräävät nanopartikkelit auttavat kohti kestävämpää tulevaisuutta

17.8.2020
Kun halutaan suunnitella tuotteita, jotka kuluttavat mahdollisimman vähän luonnonvaroja, tarvitaan kemiaa, sanoo professori Pedro Camargo.

Mitä tutkit?

Kehitän erikoisvalmisteisia nanopartikkeleita, jotka pystyvät keräämään energiaa suoraan auringonvalosta sekä keräämällään energialla kiihdyttämään ja hallitsemaan molekyylitason muunnosten valikoivuutta.

Tutkimuskohteemme ovat moniosaisia nanopartikkeleita, joissa yhdistyy optisia ja katalyyttisia ominaisuuksia. Optisten ominaisuuksien avulla voidaan kerätä energiaa suoraan auringonvalosta ja katalyyttisillä ominaisuuksilla puolestaan toteuttaa molekyylitason muunnoksia niin, että energiaa kuluu vähemmän ja raaka-aineita hyödynnetään paremmin. Tällaiset muunnokset eivät myöskään tuota ei-toivottuja sivutuotteita.

Nanopartikkeleiden avulla voidaan edistää siirtymää fossiilisista uusiutuviin raaka-aineisiin monissa kemianteollisuudelle tärkeissä muunnoksissa. Se on tärkeää kestävyyden kannalta.

Mihin ja miten oman tutkimuksesi aihe vaikuttaa?

Yhteiskuntien pitää varautua terveempään tulevaisuuteen, jossa ruokaa ja lääkkeitä riittää kaikille ihmisille. Tarvitsemme jatkuvasti lisää energiaa ja raaka-aineita. Kemia auttaa meitä suunnittelemaan tuotteita ja prosesseja, jotka käyttävät luonnonvaroja mahdollisimman kestävästi. Meidän pitää myös pystyä hyödyntämään tuotteiden ja prosessien sivutuotteita raaka-aineina muualla sen sijaan että niistä tulisi pelkkää jätettä.

Tutkimusryhmäni edistää tämän tavoitteen saavuttamista. Tällä hetkellä monet teolliset prosessit perustuvat maaperästä saataviin raaka-aineisiin, mutta tulevaisuudessa ne korvataan säteilyenergian muuntamisella kemialliseksi energiaksi. Koska katalyysi on osa tuotantoprosessia noin 90 prosentissa kaikista kemiallisista tuotteista, siirtymä voi aiheuttaa mullistavia muutoksia taloudessa, ympäristössä ja geopolitiikassa. 

Mikä alallasi inspiroi sinua erityisesti juuri nyt?

Yksi kiehtova alue auringonvalon hyödyntämisessä on se, miten molekyylitason muunnosten valikoivuutta säädellään. Sen avulla voidaan keksiä uudenlaisia, valolla käynnistettäviä reaktioita ja katalyyttista toimintaa, jotka eivät olisi mahdollisia perinteisten korkeaan lämpötilaan tai paineeseen perustuvien katalyyttisten prosessien avulla.

Uusi tutkimuskohde on myös mahdollisuus kehittää optisilla ominaisuuksilla varustettuja nanopartikkeleita, joiden pinnassa on katalyyttisen metallin yksittäisiä atomeja. Yksittäisten atomien käyttäminen on ääriesimerkki katalyysin tehostamisesta ja metallien mahdollisimman tehokkaasta hyödyntämisestä, ja se mahdollistaa uusien reaktioreittien ja -mekanismien kehittämisen. 

Pedro Camargo on epäorgaanisen materiaalikemian professori matemaattis-luonnontieteellisessä tiedekunnassa.

Katso Pedro Camargon uuden professorin juhlaluento 11.9.2020 YouTubessa.

Tutustu muihin uusiin professoreihin.

Pedro Camargo

Pedro Camargo

Epäorgaanisen materiaalikemian professori