Väitös: Kuumia elektroneja ja atomikerroskasvatusta – kemiallista analyysiä pienoiskoossa
09.01.2012
Diplomi-insinööri Antti J. Niskanen käsittelee väitöskirjassaan kahta mikrovalmistettua kemiallista anturia. Kuumien elektronien aiheuttamaan elektrokemiluminesenssiin (HECL) perustuvalla anturilla saavutetaan äärimmäisiä herkkyyksiä esimerkiksi bio- ja immunomäärityksissä, kuten määriteltäessä kilpirauhasen toimintaa säätelevän TSH-hormonin pitoisuutta. Tavallisen elektrokemiluminesenssin tavoin HECL perustuu valon sähkökemialliseen emissioon, mutta sillä on mahdollista saavuttaa tiettyjä etuja kuten esimerkiksi parempi herkkyys laajemmalla skaalalla analyyttejä sekä useiden analyyttien mittaaminen kerralla verraten yksinkertaista laitteistoa ja menetelmiä käyttäen.
HECL on suhteellisen uusi analyysimenetelmä ja Niskasen väitöstyössä tutkittiinkin eri materiaalien ja valmistusmenetelmien soveltuvuutta elektrodeihin, joilla kuumia elektroneja tuotetaan tutkittavaan näyteliuokseen. Hän kehitti myös ilmiöön perustuvan kertakäyttöisen integroidun anturikomponentin, joka helpottaa ja nopeuttaa analyysin suorittamista.
Mikrovalmistettuja kaasuantureita käytetään nykyään yleisesti mm. myrkkykaasujen ilmaisuun niitä sisältävien prosessien ja laitteiden läheisyydessä sekä ympäristössä tai onnettomuuspaikoilla. Niskasen väitöstyössä tutkittiin atomikerroskasvatuksella (ALD) valmistettujen ohutkalvojen soveltamista mikrovalmistettuihin kaasuantureihin. ALD mahdollistaa monien erilaisten ohutkalvomateriaalien ja materiaaliyhdistelmien kasvattamisen, mutta vaatii tiettyjä muutoksia anturin valmistusprosessiin. Uuden prosessin avulla tuotetuilla komponenteilla voitiin todeta ALD-kalvojen soveltuvuus tarkoitukseen. Uusi prosessi voi myös olla edullisempi tapa valmistaa kaasuantureita, sillä suurempi osa valmistusvaiheista tapahtuu kokonaisille piikiekoille eikä yksittäisille komponenteille.
Kemiallisia antureita tarvitaan paitsi analyysilaboratorioissa ja tuotantolaitoksissa myös mm. terveydenhuollossa, ympäristönsuojelussa ja henkilökohtaisen turvallisuuden valvonnassa. Monissa sovelluksissa analyysilaitteen pieni koko, pieni vaadittu näytemäärä sekä edullinen hinta ovat toivottavia ominaisuuksia. Mikroelektroniikan tarpeisiin kehitettyjä mikrovalmistusmenetelmiä sovelletaan tämän vuoksi myös kemiallisten antureiden valmistuksessa.
DI Antti J. Niskasen väitöskirja “Thin film technology for chemical sensors” (suomeksi: Ohutkalvoteknologian käyttö kemiallisissa antureissa) tarkastetaan Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 27.1.2012 klo 12, Micronovan isossa luentosalissa, Tietotie 3, (Espoo).
Väitöskirja sähköisessä muodossa (tulossa) http://otalib.aalto.fi/en/collections/e-publications/dissertations/
Väitöstiedote (pdf)
Lisätietoa väitöstilaisuudesta
Lisätietoja:
Antti J. Niskanen
p. 050 309 9114,
Antti.Niskanen [at] iki [dot] fi
