Tutustu meihin: Professori Maria Sammalkorpi

Miten päädyit tutkijaksi?

Olen aina ollut pitkäjänteinen kiinnostuksenkohteitteni kanssa. Keskityin ja perehdyin asioihin jo lapsena, ja jos minua kiinnosti jokin asia, selvitin kyllä, miten se toimi. Luin paljon. Luonteeni on tutkijatyyppisiin työtehtäviin sopiva ja tutkijan työ on aina ollut mieluista minulle. 

Kouluaikoina olin kiinnostunut kaikista lukuaineista, mutta fysiikka oli minulle sekä kaikkein vaikein että kiehtovin. Fysiikka toi mekanismeja ja ymmärrystä maailman toimintaan sekä mahdollisti monenlaiset tekniset laitteet ympärilläni. Pidin paljon myös muista luonnontieteistä. Lukion jälkeen opiskelin teknillistä fysiikkaa Teknillisessä korkeakoulussa. Toisen opiskeluvuoden jälkeen sain tutkimusapulaispaikan silloisesta materiaalifysiikan laboratoriosta, ja sen jälkeen olen ollut tutkija.

Jatkoin DI-tutkinnon jälkeen suoraan tohtoriopintoihin jatko-opiskelijana. Tiesin, että tämän jälkeen tutkijanuraa kannattaa jatkaa ulkomailla. Jonkin verran ennen tohtorintutkintoni valmistumista puolisoni onnistui siirtymään Yhdysvaltoihin töihin, ja tein väittelyn jälkeistä tutkimusta Yhdysvalloissa City College of New Yorkissa, Princetonissa ja Yalessa. Väitöskirjani oli hiilen nanorakenteiden tietokonemallintamista, mutta päädyin laajentamaan tutkimustani ensin biologisten molekyylisysteemien ja myöhemmin kolloidaalisten materiaalien sekä polymeerimateriaalien mallintamiseen eri menetelmillä. Jälkikäteen olen ajatellut, että jos puolisoni työ ei olisi sitonut meitä tietylle alueelle, en olisi Yhdysvalloissa asuessani joutunut oppimaan, miten toistuvasti siirrytään tutkimuskohteissa uuteen. Tämä on ollut myöhemmin erittäin hyödyllistä. Paljon muutakin olisi jäänyt oppimatta. Kun piti tehdä päätös jäädäkö Yhdysvaltoihin pysyvästi ja tarttua siellä tarjottuun professuuriin, päätimme harkinnan jälkeen palata Suomeen. Palaaminen onnistui Suomen Akatemian viisivuotisella akatemiatutkijarahoituksella. Perustin oman itsenäisen tutkimusryhmän Aalto-yliopistoon silloiselle Kemian laitokselle, joka on nykyään Kemian ja materiaalitieteen laitos.

Mitä tutkit ja miksi?

Olen pehmeän aineen mallinnuksen professori Aalto-yliopiston Kemian ja materiaalitieteen laitoksella. Pehmeä aine kattaa biopohjaiset ja biologiset materiaalit mutta yleisemmin liuokset, polymeerimateriaalit ja erilaiset kolloidaaliset materiaalit, kuten vaahdot ja emulsiot. Tutkimukseni on näiden aineiden tietokonemallinnusta ja teoriapohjaista tutkimusta. 

Pehmeät materiaalit ovat kestävän kehityksen keskiössä, koska kaikki biopohjaiset uusiutuvat materiaalit ovat pehmeää ainetta. Tämän lisäksi pehmeys tekee mahdolliseksi monenlaiset uudet ominaisuudet materiaaleihin. Erityisen kiinnostavaa pehmeässä aineessa on, että se muuttaa muotoaan ja rakennettaan, ja näitä muutoksia voi käyttää aineen ominaisuuksien säätelyyn. Näin saadaan esimerkiksi ärsykkeisiin reagoivia materiaaleja, kuten esimerkiksi valo-ohjattuja robottimateriaaleja tai lämpötilaan tai kosteuteen ominaisuuksiltaan reagoivia pinnoitteita. Esimerkiksi näiden tutkimukseen keskittyy Suomen Akatemian tutkimushuippuyksikkö Elävien toimintojen inspiroimat hybridimateriaalit LIBER, jonka mallinnusryhmää pyöritän. Toinen minua tällä hetkellä erityisesti kiinnostava tutkimussuunta on biosynteettisten proteiinimateriaalien kehittäminen. Tuohon minulle on myönnetty Novo Nordisk -säätiön Ascending Investigator -rahoitus. Kumpikin rahoituksista on erittäin kilpailtu, pitkäkestoinen rahoitus, mikä sallii keskittymisen kunnianhimoisiin hankkeisiin.

Tietokonemallinnus luo ennusteen materiaalin käytökselle, mallin antaman yksinkertaistuksen kautta yleistyksen havainnoille ja tulkinnan mitatuille muutoksille. Mallinnus on tehokasta ja kustannusten suhteen edullista mutta myös säästää resursseja. Säästöt syntyvät, koska kaikkea ei tarvitse toteuttaa ja testata oikeiden materiaalien ja karakterisoinnin tasolla, vaan toteutuksissa voi keskittyä lupaavampiin suuntiin. Tärkeimmät käytöt mallinnukselle materiaalitutkimuksessa ovat vaihtoehtojen seulonta, lupaavien kehityssuuntien tunnistaminen, sekä toimintamekanismien paljastaminen.

Olennaista on, että tekemäni laskennallisen tutkimuksen rinnalla on vastaava kokeellinen tutkimus – tietokonemallinnuksesta tuleva ennuste ja tulkinta yksin eivät edistä materiaalien kehitystä. 

Miten päädyit vaihtamaan alaa fysiikasta kemiaan?

Tässä kysymyksessä piilee hyvin yleinen väärinkäsitys. Enhän minä ole vaihtanut alaa yhtään mihinkään. Olen aikoinani opiskellut materiaalifysiikkaa ja erilaisia fysiikan laskennallisia menetelmiä. Tutkijanurani aikana osaamiseni on laajentunut esimerkiksi kemian ja biotieteiden joillekin alueille. Tutkimustyössäni käytän tätä pohjaa biotieteiden ja biotekniikan, kemian ja materiaalitieteen ja edelleen myös fysiikan alueilla olevien ajankohtaisten materiaalisuuntautuneiden tutkimusongelmien ratkaisemiseen. Pehmeää ainetta tutkitaan fysiikan, kemian, materiaalitieteiden ja myös biotieteiden aloilla ja se on luonnostaan poikkitieteellistä – rajanveto eri alojen välille ei ole tässä yhteydessä hedelmällistä. Hyvä esimerkki on huippuyksikkömme LIBER, jonka tutkijoilla on hyvin erilaisia taustoja.

Mitkä asiat koet tärkeiksi työssäsi?

Pidän opettamisesta. Tähän liittyen tärkeää minulle on kursseillani opiskelevien aito oppiminen, ja lisäksi erityisesti nuorten tutkijanuran alussa olevien ihmisten tukeminen oppimaan ja kehittymään tutkijoina.

Toinen tärkeä asia tutkimustyöni kannalta on poikkitieteellisyys ja poikkitieteellinen yhteistyö: Toisaalta eri alojen lähestymistapojen yhdistäminen on vaativaa ja haastavaa kommunikaation vaikeuden takia mutta samaan aikaan erilaisten osaamisten yhdistäminen tuo esiin sekä uudenlaisia kysymyksiä että odottamattomia lähestymistapoja ratkaisuihin. Eri alojen asiantuntemukset yhdistyvät yksittäistä alaa vahvemmaksi kokonaisuudeksi. Tässä kommunikaatio muodostuu tärkeäksi eli tiedon ja toisiaan täydentävän ymmärryksen siirtyminen alojen välillä on olennaista. Yhteistyön rakentamisessa oleellista on, että joukossa on tutkijoita, joilla on riittävän laaja taustaosaaminen ja kokemus monelta alalta.

Mitä odotat tulevaisuudelta? 

Tämän hetken tutkimuskohteeni ovat kiehtovia kehityssuunniltaan ajankohtaisia biosynteettisten materiaalien, säädeltävien pinnoitteiden, ja aktiivisen aineen hankkeita. Tietokonemallinnus on niissä merkittävässä roolissa edistämässä materiaaliratkaisujen kehitystä. Tulevaisuudessa tuskin nimenomaan samat tutkimuskohteet kuin nyt ovat keskeisiä – ala kehittyy, tietokonemallinnuksen ja datan rooli kasvaa koko ajan, ja alan professorina seuraan kehitystä.  Minulle kiehtovinta pehmeässä aineessa on sen kyky muuttaa muotoaan ja ominaisuuksiaan – vastaavasti tutkimukseni uudelleen suuntautuu ja muuttaa muotoaan. Odotan tulevaisuudelta uuden oppimista, kestävää materiaalikehitystä ja edistystä.