Tutkimusalat

Rakenteet ja dynamiikka

Materiaalien makroskooppisten ominaisuuksien ymmärtäminen perustuu niiden rakenteen tuntemiseen. Näihin ominaisuuksiin kuuluvat mm. lämmön- ja sähkönjohtavuus, mekaaniset, magneettiset ja optiset ominaisuudet. Kokonaiskuvan saaminen edellyttää materiaalin rakenteen tuntemista kaikissa mittakaavoissa, lähtien atomitason elektronirakenteesta jatkuen nano- ja mikroskaaloihin ja päätyen lopulta makroskooppiseen mittakaavaan.

Staattinen tieto materiaalin rakenteesta on olennainen lähtökohta, mutta se ei voi riittävän hyvin kuvata käyttäytymistä, jotka sisäiset ja ulkoiset dynaamiset muutokset siinä aiheuttavat. Tämän vuoksi on myös tutkittava materiaaleja niiden ollessa sähkömagneettisen kentän, lämpötilan, paineen, ultraäänen, jännitysten ja kemiallisten reaktioiden vaikutusten alaisina. Nämä tutkimukset ovat kiinteässä yhteydessä materiaalien ominaisuuksien ja muuntamisen tutkimusohjelmien kanssa.

Materiaalifysiikan tutkijoilla on käytössään monipuolinen joukko kokeellisia menetelmiä rakennetutkimukseen: atomitason mikroskopia, röngtendiffraktometria ja -spektroskopia, ionisäteisiin perustuvat analyysimenetelmät sekä röntgen-, ultraääni- ja laserkuvantamismenetelmät. Biofysiikan tutkimusohjelma on tiiviissä yhteistyössä Viikin kampuksen kanssa, joka tarjoaa nykyaikaiset NMR-laitteet ohjelman käyttöön.

Teoreettinen ja laskennallinen tutkimus pyrkii omalta osaltaan selittämään materiaalien rakenteeseen ja dynamiikkaan liittyviä ongelmia. Mallinnuksen osuus materiaalitutkimuksessa on vahva ja se toimii kiinteässä yhteistyössä kokeellisen tutkimuksen kanssa. Tämä kokeellisen, teoreettisen ja laskennallisen tutkimuksen yhdistelmä takaa huippulaatuisten tutkimustulosten syntymisen.