Väitös teknillisen fysiikan alalta, M.Sc. Shaochen Zhou

Väitöskirjan nimi: Photoluminescent Gold Nanoclusters in Soft matrices

Opiskelija: Shaochen Zhou
Vastaväittäjä: Prof.Alexander P. Demchenko, Yuri Fedkovich Chernivtsi State University, Ukraina
Kustos: Prof. Robin Ras, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, teknillisen fysiikan laitos

Tässä tutkimuksessa esitelty tutkimus keskittyy tiettyyn luokkaan erittäin pieniä materiaaleja, jotka tunnetaan kultananoklustereina. Nämä nanoklusterit koostuvat vain muutamasta kymmenestä kulta-atomista ja niillä on fotoluminesoivia ominaisuuksia, mikä tekee niistä erittäin lupaavia erilaisissa sovelluksissa, kuten kuvantamisessa, tunnistuksessa, valaistuksessa ja muissa. Näin ollen kullan nanoklusterien fotoluminesenssiominaisuuksien ymmärtäminen on erittäin tärkeää sekä perustiedon että käytännön sovellusten kannalta. 

Kullan nanoklustereiden fotoluminesenssin suorituskyvyn optimointi asettaa kuitenkin huomattavia haasteita niiden erittäin pienen koon vuoksi. Nämä klusterit ovat erittäin pinta-aktiivisia, kemiallisesti epävakaita ja herkkiä ympäristöolosuhteille. Tämän ongelman ratkaisemiseksi tässä tutkimuksessa havaitaan, että rajoittamalla kullan nanoklusterit pehmeisiin matriiseihin, kuten kokoonpanoihin, kerrosrakenteisiin ja polymeereihin, on mahdollista suunnitella niiden ominaisuuksia tehokkaasti. Erityisesti tämä strategia parantaa suuresti fotoluminesenssin tehokkuutta ja vakautta, mikä ratkaisee suurelta osin näihin fotoluminesoiviin materiaaleihin liittyvät haitat. Lisäksi tietyt pehmeät matriisit voivat tuottaa kiehtovia toiminnallisia ominaisuuksia, kuten ärsykkeisiin reagoivaa fotoluminesenssia, mikä laajentaa entisestään kultaisten nanoklustereiden mahdollisuuksia. 

Tämä tutkimus tutkii suorituskyvyn optimointia molekyylitasolla ja tarjoaa käsityksen taustalla olevista prosesseista, jotka ohjaavat positiivisia ominaisuuksien muutoksia. Se muodostaa kattavan protokollan korkean suorituskyvyn kultaisten nanoklustereiden ja niiden komposiittien saamiseksi ja tarjoaa yleiset puitteet tuleville tutkimushankkeille.

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): 
https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Perustieteiden korkeakoulun väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/52