Väittelijän laatimalla halogeenihektoriittisynteesillä laaja sovellettavuus tieteessä ja teollisuudessa (Väitös: MSc Hellen Silva Santos, 15.12.2017, kemia)
Hellen Silva Santosin väitöskirja käsittelee optisesti aktiivisille yksiköille isäntähilaksi suunniteltujen hektoriittipohjaisten materiaalien synteesiä ja karakterisointia. Tutkimuksen kohteena olivat nanokiteiset savimateriaalit, jotka syntetisoitiin ottamaan smektiitteihin kuuluvan hektoriitin perusrakenne, mutta sen hydroksyyli-ionit korvattiin halogeeneillä. Tällöin muodostuu fluoro- (F-Hec)-, kloro- (Cl-Hec)-, bromo- (Br-Hec)- ja jodohektoriitti (I-Hec). Tutkimus on ensimmäinen laatuaan Cl-Hec-, Br-Hec- ja I-Hec-materiaalien synteesissä.
Turun yliopiston tiedote 7.12.2017
Halogeenihektoriittien (X-Hec) rakenne on samankaltainen kuin nanokiteisen fluorohektoriitin, jossa kerrosten etäisyys on noin 0,6 nanometriä ja yksittäisten kiteiden koko on nanomittakaavassa.
– Kaikki X-Hec:t ovat mesohuokoisia, niiden ominaispinta-ala on 240 - 540 m2g-1 ja ne kestävät lämmitystä jopa 750 °C:seen asti. Täten nämä materiaalit ovat hyvä vaihtoehto isäntähilaksi optisesti aktiivisille yksiköille luminoivia materiaaleja tuotettaessa, Silva Santos kertoo.
Kaikki seostamattomat X-Hec-materiaalit tuottavat UV-säteilyllä viritettäessä sinivihreää luminesenssia sekä lyhyen, noin 5 sekuntia kestävän sinivihreän jälkiloisteen.
– Nämä luminesenssipiirteet ovat peräisin titaaniepäpuhtaudesta, joka toimii luminesenssikeskuksena näissä materiaaleissa. Lisäksi X-Hec-materiaalit osoittautuivat sopiviksi isäntähiloiksi harvinaisille maametalli-ioneille (RE3+), sillä seostettaessa Cl-Hec- ja F-Hec-materiaaleja Eu3+:lla tai Tb3+:lla saatiin punaisena ja vihreänä säteilevää materiaalia.
Laajasti sovellettavat hektoriitit
Tavallinen hektoriitti sisältää rakenteessaan hydroksyyli-ioneja. Nämä ionit sammuttavat helposti luminesenssin ohjaamalla purkautuvan energian valon tuoton sijaan rakenteen värähtelyyn. Hektoriitti ei siis sellaisenaan ole ideaali materiaali luminesenssisovelluksiin.
– Tästä syystä tutkimuksessa käsitellyt savimateriaalit syntetisoitiin noudattamaan hektoriitin perusrakennetta, mutta hydroksyyli-ionit korvattiin halogeeneillä, Silva Santos sanoo.
Syntetisoinnista syntyvät hektoriitit ovat monipuolisia savimineraaleja, sillä ne tarjoavat mahdollisuuksia sovelluksiin useilla teollisilla ja tieteellisillä aloilla. Sovellusesimerkkejä ovat mm. kaasuanturit, katalyysi sekä biokuvantaminen.
– Hektoriitin etuna on tuotannon edullisuus sekä nopeus. Joustavan, bioyhteensopivan ja räätälöitävissä olevan rakenteensa ansiosta sen koostumusta on mahdollista muuttaa vastaamaan halutun sovelluksen vaatimuksia, Silva Santos kertoo.
***
MSc Hellen Silva Santos esittää väitöskirjansa Halogen hectorites: Smectites designed to luminesce julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 15.12.2017 kello 12 (Turun yliopisto, Arcanum, Arc 1, Arcanuminkuja 4, Turku).
Vastaväittäjänä toimii Dr. Vladimir Pankratov (Lund Universitet, Ruotsi) ja kustoksena dosentti Mika Lastusaari (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen.
MSc Hellen Silva Santos on syntynyt vuonna 1987 Brasiliassa. Hän suoritti korkeakoulututkintonsa vuonna 2014 (MSc) Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) -yliopistossa Brasiliassa. Väitöksen alana on kemia. Santos työskentelee Turun yliopistossa tohtorikoulutettavana.
Väittelijän yhteystiedot: p. +358294503202, hellen.santos@utu.fi
Väittelijän kuva: https://apps.utu.fi/media/vaittelijat/santos_hellen.jpg
Väitöskirja on julkaistu sähköisenä https://www.utupub.fi/handle/10024/144225