Suomen Akatemian huippuyksikössä Helsingin yliopistossa kehitetään maailman kärkipään pinnoitustekniikkaa. Kemian laboratoriossa tutkitaan, miten elektroniikkateollisuudesta tutun atomikerroskasvatuksen avulla voitaisiin puhdistaa saastunutta maata ja vettä sekä kehittää entistä parempia muisteja tietokoneisiin.

Helsingin yliopiston kemian laboratoriossa kehitetään parhaillaan tekniikkaa, jota voidaan hyödyntää muun muassa saastuneen veden puhdistamiseen. Tekniikan taustalla on Suomen Akatemian Atomikerroskasvatuksen huippuyksikkö, jolla on johtava asema maailmassa atomikerroskasvatukseksi eli ALD:ksi kutsutun menetelmän kehittämisessä. Menetelmällä synnytettyjä ohutkalvoja on käytetty aikaisemmin muun muassa mikroelektroniikan erilaisissa komponenteissa ja aurinkokennoissa, mutta nyt myös veden puhdistamisessa Vietnamissa. 

"Atomikerroskasvatuksen avulla pinnoitamme muovin tai metallin valokatalyyttikerroksella. Lähtökohtana on se, että auringonvalon ja hapen avulla saamme aikaan happiradikaaleja, jotka hajottavat orgaanisia haitta-aineita", kertoo Suomen Akatemian Atomikerroskasvatuksen huippuyksikön johtaja Markku Leskelä.

Markkinoilla on jo esimerkiksi itsepuhdistuvia ikkunoita, joiden toiminta perustuu samaan periaatteeseen. Ongelmana on kuitenkin se, että tähän asti mekanismi on toiminut ultraviolettivalon avulla.

"Ultraviolettivaloa on auringossa melko vähän. Me yritämme saada prosessin toimimaan näkyvän valon avulla", Leskelä selventää.

Entistä kestävämpiä ja nopeampia muisteja

Atomikerroskasvatuksen avulla voidaan kehittää myös entistä parempia muisteja tietokoneiden käyttöön. Suomen Akatemian huippuyksikön tutkijat selvittävät parhaillaan, miten atomikerroskasvatuksella saadaan rakennettua tietokoneissa hyödynnettävää faasimuunnosmuistia.

"Elektroninen faasimuunnosmuisti on hyvin pieni kooltaan ja se toimii huomattavasti nopeammin kuin muistitikku. Se kestää miljoonia kirjoituskertoja ja muistin pitäisi säilyttää tieto vähintään 30 vuotta."

Faasimuutosmuistissa bitit tallennetaan materiaaliin, jonka olomuoto eli faasi vaihtelee kiteisen ja amorfisen tilan välillä. Uudenlaisessa muistissa on myös se hyöty, että sen valmistaminen on yksinkertaista, joten sen sovellukset ovat edullisia.

"Atomikerroskasvatuksen avulla tehtyjä faasimuunnosmuisteja on saatu jo teollisuusmittakaavaan. Uskon, että muutaman vuoden kuluttua niitä on kaupallisesti saatavilla", Leskelä arvioi.

Lisätietoja Suomen Akatemian Atomikerroskasvatuksen huippuyksiköstä:http://www.aka.fi/fi/A/Ohjelmat-ja-yhteistyo/Hu...-huippuyksikko/

Kuvassa kaavio ALD-prosessista. Ensimmäisessä vaiheessa yhdiste AB kiinnittyy substraatin pintaan (ylempi kuva), seuraavassa vaiheessa reaktoriin syötetty yhdiste CD reagoi AB:n kanssa. Lopussa substraatti on päällystetty kerroksella yhdistettä AD ja reaktiotuote BC poistuu reaktorista (alempi kuva). Kaavion tekijä: Kari Iltanen 2009