Nanotalossa atomit avautuvat

Etelä-Tapiolan lukion kemian 2. kurssin ryhmä vieraili 12.09.2012 Otaniemen Aalto-yliopiston Nanotalolla. Keskellä laboratorioita olevassa luentotilassa kuulimme luennon atomien rakenteesta ja sen kuvaamisesta mikroskoopilla.

Luennon piti professori Peter Liljeroth, joka on ryhmänsä kanssa onnistunut ottamaan kuvia atomien ja molekyylien rakenteesta. Aluksi professori Liljeroth kertoi urastaan ja siitä, millaisia työmahdollisuuksia alalle kouluttautumalla aukeaa. Hän on muun muassa asunut ja työskennellyt useissa eri maissa. Luentoa oli yllättävän helppo seurata, sillä osaa asioista, kuten grafeenia, olimme käsitelleet jo tunneilla. Toki osa käsitteistä tuli aivan uusina, mutta ne selitettiin selkeästi ja melko ymmärrettävästi. Esimerkiksi atomifunktion kerrottiin tarkoittavan lähes samaa kuin atomiorbitaali eli todennäköisintä paikkaa, jossa elektroni sijaitsee.

Luennolla kerrottiin erilaisten mikroskooppien rakenteesta ja toiminnasta; kuva atomista tai molekyylistä saadaan muodostettua mittaamalla terävän mittakärjen ja näytteen pinnan välistä vuorovaikutusta. Mittaukset tehdään tyhjössä alle 10-10mbarin paineessa mahdollisimman matalassa lämpötilassa (5 K = 278,15 °C), jotta hiukkasten oma liike tai näytteen pintaan kertyvät kerrokset eivät sotke mittauksia. Näimme useita professori Liljerothin ja hänen ryhmänsä atomeista ottamia kuvia. Atomit näyttivät kuvissa hyvin samoilta kuin kemiankirjan piirretyt atomien ja molekyylien mallit.

Erityisesti meitä kiinnosti tunniltakin ennestään tuttu aihe: grafeeni ja sen kemialliset ominaisuudet. Grafeeni on yksi kerros grafiittia, jota saadaan periaatteessa vain piirtämällä lyijykynällä paperille ja poistamalla siitä hiilikerroksia teipin avulla, kunnes kerroksia on jäljellä enää yksi. Grafeeni on nykyään yksi kemian hittituotteista. Sen maailman tietoisuuteen tuoneet venäläiset Andre Geim ja Konstantin Novoselov saivat vuonna 2010 Nobelin fysiikan palkinnon aiheeseen liittyvästä tutkimuksesta. Grafeenin ennustetaan mullistavan muun muassa akkujen valmistuksen - kännykän akku voidaan ehkä tulevaisuudessa ladata vain parissakymmenessä minuutissa. Mielenkiintoisinta oli kuulla, että vain tietyn muotoiset palat grafeenia johtavat sähköä, sillä tästä grafeenin ominaisuudesta olimme keskustelleet paljon jo oppitunnilla.

Ryhmä pääsi myös vierailemaan yhdessä laboratorioista. Siellä näimme puolen miljoonan euron arvoiset mikroskoopit, joilla kuvat oli otettu. Laitteet olivat isoja, ja ne oli rakennettu seitsemän metrin levyisille betonilaatoille, jotka olivat irti muusta lattiasta. Tämä suojasi herkät mikroskoopit maankuoren liikkeiltä, jotka muuten voisivat vaurioittaa laitteita tai pilata tutkimuksia.

Aalto-yliopisto otti meidät lämpimästi vastaan ja tarjosi meille kaiken muun lisäksi vielä pullaa, mehua ja karkkia. Vierailu oli kaiken kaikkiaan antoisa, ja opimme paljon kemian tutkimuksen tekemisestä. Saimme myös lisäinnostusta luonnontieteiden opiskeluun jatkossakin.

 

Vilma Pakkastie 11C ja Annika Erkkilä 11A