Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta

 

Recent Submissions

  • Otaru, Sofia (2017)
    Positroniemissiotomografia eli PET-kuvantaminen perustuu positroni-elektroniannihilaatiotapahtumassa syntyvien gammakvanttien detektointiin. PET-kuvantamisessa käytetään positroniemittereitä kuten hiili-11, typpi-13, happi-15, fluori-18, gallium-68 sekä jodi124. 18F-Isotoopin ainutlaatuisuus ja sen laaja käyttö PET-kuvantamisessa selittyy sen pitkällä 109,8 minuutin puoliintumisajalla sekä beetahiukkasen lyhyellä kantamalla väliaineessa. PETkuvantamisessa kuvan laatuun vaikuttaa radiolääkeaineen kohdespesifisyys sekä leimatun lääkeaineen poistuminen kohteen ulkoisesta kudoksesta nopeasti. Esikohdennettu kaksivaiheinen bio-ortogonaalinen kemia mahdollistaa tarkan kohdespesifisyyden, radiolääkeaineen nopean poistumisen verenkierrosta ja kuvantamiskohteen ympäröivästä kudoksesta sekä terveen kudoksen minimoidun säteilyaltistuksen. Tetratsiinin sekä trans-syklo-okteenin välinen käänteisesti elektronivajaa Diels-Alder reaktio (IEDDA) on yksi nopeimmista tunnetuista bio-ortogonaalisista reaktioista. Erikoistyön tarkoituksena oli syntetisoida sekä 18F-leimata IEDDA-reaktioon soveltuva uusi lipofiilinen tetratsiini-radiolääkeaine. Lääkeaine puhdistettiin nestekromatografisilla menetelmillä (HPLC, FPLC) ja sen rakenne varmistettiin 1D- ja 2D-NMR-spektroskopialla sekä massaspektrometrialla (ESI-TOF MS). Erikoistyössä määritettiin 18F-leimatun radiolääkeaineen lipofiilisyyttä kuvaava LogD-arvo, jonka perusteella arvioitiin lääkeaineen soveltuvuutta aivojen esikohdennettuun PETkuvantamiseen. Aivokuvantamiseen soveltuvalla lääkeaineella ideaalinen LogD-arvo sijoittuu välille 2,0–3,5, jolloin lääkeaineen voidaan olettaa ylittävän veri-aivoesteen. 18F-Leimattavan lääkeaineen esiasteen eli prekursorin synteesissä amidisidoksen muodostusreaktio sekä tert-butyylioksikarbamaatti-suojaryhmän poisto onnistuivat 65 % saannoilla. Oksiimin muodostus onnistui hyvällä 90 % saannolla. Prekursorin emäksisissä olosuhteissa tapahtuvan 18F-suoraleimauksen saannoksi saatiin 21 %. Työssä kehitettiin kaksivaiheinen leimausmenetelmä prekursorin pH-herkän oksiimisidoksen vuoksi. Kaksivaiheisessa menetelmässä 18F-leimausta seurasi oksiimin muodostusreaktio. Näin vältyttiin molekyylin hajoamiselta. Kaksivaiheisella leimauksella 18F-fluoraussaantoksi saatiin 78 %:a. Radiolääkeaineen puoliintumisaikakorjatuksi saannoksi tuotetusta kokonaisaktiivisuudesta määritettiin 16 %. Tavoitteena oli saavuttaa vähintään 10 % saanto. Radiolääkeaineelle määritettiin LogD-arvo fysiologisessa pH:ssa 7,4 Shake flask-uuttomenetelmällä. LogD-arvoksi määritetiin 2,1±0,13. LogD-arvon perusteella lääkeaineella on optimaalinen lipofiilisyys veriaivoesteen läpäisylle. Radiolääkeaineen soveltuvuus aivokuvantamiseen tulee vielä selvittää stabilisuuskokeilla, määrittämällä lääkeaineen biodistribuutio sekä suorittamalla aivojen in vivo PET-kuvantaminen.
  • Välimäki, Mia (2017)
    Suurimassaisia synteettisiä polymeerejä käytetään mitä erilaisimmissa prosesseissa eri teollisuuden aloilla, esimerkiksi vedenkäsittelyyn liittyvissä applikaatioissa. Tällaisten suurimassaisten polymeerien (10 – 20 miljoonaa g/mol) analysointi ja kvantitatiivinen määritys esimerkiksi vesinäytteistä on usein ongelmallista ja monesti mahdotonta polymeeriliuoksen suuren viskositeetin ja huonon erottumisen vuoksi etenkin nestekromatografisilla menetelmillä. Tämän tutkielman tavoitteena oli kehittää uusi kapillaarielektroforeettinen, kvantitatiivinen analyysimenetelmä suurimassaisten polymeerien analysointiin nestekromatografisten menetelmien rinnalle. Tutkielman kirjallisessa osassa kartoitetaan synteettisten polymeerien ominaisuuksia ja kapillaarielektroforeesin mahdollisuuksia suurten polymeerien karakterisoinnissa. Synteettisten polymeerien erottumisprosessi kapillaarielektroforeesissa poikkeaa pienten yhdisteiden erottumisesta ja voi perustua esimerkiksi molekyylin varaustiheyteen tai haaroittumiseen. Menetelmällä voidaan saada tietoa esimerkiksi polymeerimolekyylin lohkorakenteesta tai misellisestä rakenteesta. Lisäksi kapillaarielektroforeesilla voidaan määrittää polymeerien pitoisuuksia kvantitatiivisesti. Kapillaarigeelieketroforeesia voidaan puolestaan käyttää esimerkiksi polymeerin moolimassan ja –jakauman määrittämiseen. Tutkielman kokeellisessa osassa kehitettiin kapillaarielektroforeettinen määritysmenetelmä lineaariselle Kemirassa valmistetulle satunnais-kopolymeerille (AMD-ko-AA), jonka varaustiheys oli 58 mol-%. Lisäksi tutkittiin mahdollisuutta analysoida pinta-aktiivisia aineita samasta vesinäytteestä ja samalla menetelmällä. Pinta-aktiivisen aineen mallikemikaalina käytettiin kaupallista natriumdodekyylibentseenisulfonaattia. Polymeerin suuren moolimassan vuoksi se hajotettiin ennen analyysiä kapillaariviskometrilla. Alustavissa testeissä CE:llä kummallekin mallikemikaalille etsittiin soveltuva elektrolyyttiliuos. Jatkotestit tehtiin kaupallisella boraattipuskurilla ja menetelmä optimoitiin kapillaarielektroforeettisten parametrien osalta. Optimoinnin jälkeen menetelmälle tehtiin suppea validointi käytettävissä olleen laiteajan puitteissa. Lopuksi kehitetyllä menetelmällä analysoitiin prosessivesiä ja niistä määritettiin sekä polymeeri- että surfaktanttipitoisuus.
  • Autio, Mika (2017)
    Liukuvalu on betonirakentamisessa tekniikka, jossa betoni valetaan muottiin kerroksittain siten, että pohjimmaisten kerroksien kovettuessa niiden pinnalle voidaan vielä lisätä betonia ilman saumojen muodostumista. Näin muottia voidaan liu'uttaa ylöspäin uusien kerrosten valmistuessa ja työ etenee yhtäjaksoisesti jo kovettuneen betonin kannatellessa muottia ja ylle valettavia betonikerroksia. Liukuvalua käytetään usein tornien ja massiivisten siilojen rakentamisessa ja siksi siinä onnistuminen on erityisen tärkeää. Liukuvalussa muottia on siirrettävä sopivalla nopeudella, että alemmat kerrokset eivät romahda, mutta valupinta ei pääse myöskään tarttumaan muottiin ja aiheuttamaan repeämiä. Tutkimuksen tilasi ja kustansi Rudus Oy. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää liukuvalubetonoinnin onnistumiseen vaikuttavia tekijöitä. Tärkeimpinä tarkastelukohteina olivat vesi-sementtisuhde, eri sementtilaatujen toimivuus, yleisimmät lisäaineet kuten notkistin ja huokoistin, sekä pozzolaanisten seosaineiden vaikutus. Tutkittavia seosaineita olivat masuunikuona, lentotuhka ja piidioksidijauhe. Kokeilla haluttiin mallintaa todellista rakennustilannetta ja saadun tiedon oli oltava käytännön tilanteissa sovellettavaa. Tutkimus tehtiin Rudus Oy:n tutkimuslaboratoriossa Helsingissä. Tärkeimpänä aineistona tutkimuksessa käytettiin Kjell Fåre Tossan väitöskirjaa Slipforming of Vertical Concrete Structures. Friction between Concrete and Slipform Panel (2001). Kjell Fåre Tossa esitti väitöskirjassaan liukuvalubetonoinnin onnistumisen tärkeimmäksi tekijäksi liukuvalumuotin ja betonin välisen kitkan. Tämän ja muun kerätyn aineiston perusteella rakennettiin mittauslaitteisto, jolla liukuvalua tutkittiin. Laitteistolla mitattiin betonin ja liukuvalumuotin välille kehittyvää kitkaa, seurattiin betonin kovettumista sekä tarkasteltiin valetun pinnan siisteyttä. Betonin kovettumista tarkkailtiin penetrometrillä, lämpötila-anturilla ja valun yhteydessä valmistetuilla koekappaleilla. Betonin ja liukuvalumuotin välistä siirtokitkaa verrattiin betonin kovettumisen eri vaiheisiin ja betonin eri komponentteja säädeltiin niiden annostelun vaikutuksen selvittämiseksi. Kokeiden perusteella pääteltiin, että suurin ongelmia aiheuttanut tekijä betonissa oli huokoistimen annostelu. Huokoistuksella betoniin tehdään pieniä ilmahuokosia, jotka parantavat sen pakkasenkestävyyttä. Käytetty huokoistin oli rasvahapposaippuapohjainen vesiliuos, joka heikensi muottiöljyn toimivuutta ja aiheutti betonisaarekkeiden kasvamista liukuvalumuottiin. Tämä aiheutti betonin repeytymistä liukuvalumuottia siirrettäessä. Muista tekijöistä tärkeimpänä oli reseptin vesi-sementtisuhde. Pienemmällä vesi-sementtisuhteella valmistettu betoni tuotti enemmän kitkaa muottia siirrettäessä ja lisäsi repeämien syntymisen riskiä. Seosaineista piidioksidin havaittiin kasvattavan liukukitkaa ja masuunikuonan pienentävän sitä.
  • Järvinen, Juha (2017)
    Öljyhiilivedyt ja raskasmetallit ovat yleisiä maaperää pilaavia aineita, jotka voivat olla haitallisia kasveille ja vaarantaa ihmisten sekä eläinten terveyden. Pilaantuneiden alueiden tutkiminen sekä kartoittaminen kunnostusta varten on siten tärkeää, ja nopean menetelmän kehittäminen jo olemassa olevien rinnalle olisi hyödyllistä. VNIR-SWIR -heijastusspektroskopia (350–2500 nm) on tunnettu tutkimusmenetelmä, joka on osoittautunut potentiaaliseksi työkaluksi myös pilaantuneiden maiden nopeaa ja kustannustehokasta kartoitusta varten. Aiemmat menetelmää hyödyntäneet tutkimukset ovat kuitenkin keskittyneet suurelta osin pilaavien aineiden spektriominaisuuksiin, eikä heijastuvan valon anisotrooppista luonnetta tai polarisoitumista ole otettu huomioon. Näiden ominaisuuksien karakterisoiminen voisi potentiaalisesti tarjota arvokasta uudenlaista tietoa pilaavien aineiden heijastusominaisuuksista, jota on mahdollista hyödyntää kehitettäessä kaukokartoitusmenetelmiä sekä matemaattisia sirontamalleja pilaantuneiden maiden kvantitatiivista ja kvalitatiivista analysointia varten. Öljyhiilivetyjen ja lyijyn monisuuntaisten heijastusominaisuuksien mittaamiseksi valmistettiin dieselillä, moottoriöljyllä sekä lyijyllä pilaantuneita hiekkanäytteitä laboratoriossa. Lisäksi kentällä mitattiin kasvillisuutta ja maaperänäytteitä lyijyllä pilaantuneella alueella Suomenlinnan Kustaanmiekassa. Tutkimuslaitteena käytettiin paikkatietokeskuksen kenttägoniospektrometriä (FIGIFIGO) ja näytteitä mitattiin kaiken kaikkiaan 23. Tulokset vahvistavat aiempien tutkimusten havainnot, joiden mukaan öljyhiilivetyjä on mahdollista tunnistaa maanäytteiden spektristä karakterististen absorptioalueiden perusteella. Tämän lisäksi vahvistettiin 1730 nm absorptioalueen olevan tärkein öljyhiilivetyjen havaitsemista varten. Savimineraalien havaittiin kuitenkin merkittävästi alentavan absorptiopiirteiden intensiteettiä. Tästä huolimatta öljyhiilivetyjen absorptio-ominaisuuksia tunnistettiin kaikista näytteistä alimman pitoisuuden ollessa 0.5 p-%. Polarisaation todettiin vähenevän takasuuntaan diesel- ja moottoriöljypitoisuuksien kasvaessa, mutta lisääntyvän etusuuntaan alhaisilla katsekulmilla. Lisää tutkimuksia tarvitaan, jotta voidaan paremmin ymmärtää savimineraalien, veden, öljyhiilivetyjen ja kvartsin yhteisvaikutuksia maaperää pilaavien aineiden heijastusominaisuuksiin. Laboratoriossa mitattujen lyijynäytteiden sironnan ja polarisaation havaittiin lisääntyvän merkittävästi etusuuntaan, mutta vähenevän takasuuntaan SWIR-alueella. Nämä ominaispiirteet voisivat tulevaisuudessa osoittautua käyttökelpoisiksi lyijyllä pilaantuneiden maiden tunnistamista varten. Kenttänäytteistä lyijyä ei onnistuttu luotettavasti havaitsemaan, mutta kontrolloidummat tutkimukset maaperää pilaavien aineiden vaikutuksista kasvillisuuden polarisaatioon ovat suositeltavia.
  • Sidiropoulou, Athina (2017)
    Chlorophylls (Chls) are the main pigments in the flora responsible to receive the solar energy and convert it into chemical. Such photosensitizers are used nowadays in solar cells to produce cheaper and environmental friendly energy that people need in their daily life. Researchers explore the capabilities of chlorophyll derivatives in order to find those that can be used in solar cells. In this project, Pheophorbide a, the extracted from algae and in situ modified chlorophyll derivative, was further modified synthetically in order to convert it to a photosensitizer pigment for the Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs).
  • Jiang, Tao (2017)
    Dually thermoresponsive poly(sulfobetaine methacylate)-graft-(poly(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate)-co-poly(di(ethylene glycol) methyl ether methacrylate) were synthesized via single electron transfer living radical polymerization (SET-LRP). Two different such graft copolymers S70-g-P25D25 and S70-g-P70D280 with different side chain lengths were prepared and studied. These polymers showed "schezophrenic" self-assembly behavior in response to temperature and ionic strength in aqeuous solution in water. S70-g-P25D25 formed nanostructures at temperatures both above the lower critical solution temperature (LCST) and below the upper critical solution temperature (UCST) with inversed core-shell nature in aqueous solution. Under saline condition no nano structure could be observed at temperatures below the UCST. For S70-g-P70D280, LCST type self-assembly was observed with the formation of similar nanostructures, but at temperatures below UCST, instead of intermolecular aggregation, unimolecular self-assembly was obsverved due to the much more crowded side chains.
  • Karusto, Nina (2017)
    The effect of increasing SSTs and roughness on the meridional moisture flux (MMF) and precipitationn of extratropical cyclones are studied with idealized baroclinic wave simulations. The main objective is to quantify MMF, precipitation and several other factors of extratropical cyclones as the SSTs and roughness length are increased. The simulations are done in idealized conditions with Weather Research and Forecasting (WRF) model where the surface is only water. The sensitivity studies are conducted by changing the sea surface temperature (SST) homogeneously throughout the domain and changing the surface roughness length which depends on the wind speed. Increasing SSTs caused MMF and precipitation to increase, as well as, e. g. latent heat flux (LHF) increased and minimum surface pressure decreased. On the other hand, increasing roughness length caused MMF and precipitation to decrease, additionally, LHF decreased and minimum surface pressure increased. The largest effect of SSTs and roughness had on the LHF and convective precipitation and the smallest on the minimum surface pressure.
  • Nieminen, Janos (2016)
    Tässä pro gradu-tutkielmassa tutkitaan modaalilogiikkaa todistus- ja malliteoreettisesta näkökulmasta. Työssä esitetään täydellisyystulokset modaalilogiikan systeemeille K, S4 ja S5 sekä bisimulaatiota ja äärellisiä malleja koskevia tuloksia. Tutkielman alkupuolella esitellään modaalilogiikan perusteita, kuten syntaksi, semantiikka ja aksioomasysteemit K, S4 ja S5. Modaalilogiikan täydellisyyslauseet todistetaan tutkielman luvussa 3. Luku 4 esittelee modaalilogiikan malliteoriaa. Luvussa tutkitaan minkälaiset morfismit säilyttävät modaalisen totuuden sekä esitellään bisimulaation käsite. Lopuksi työssä tutustutaan äärellisen mallin ominaisuuteen ja miten se voidaan todistaa filtraation avulla. Tutkielman pääasiallisina lähteinä on käytetty kirjoja Modal Logic (Blackburn, de Rijke, Venema) ja Johdatus modaalilogiikkaan (Rantala, Virtanen).
  • Nolvi, Anton (2016)
    Mobile devices with interactive displays are ubiquitous commodities. Efficient quality control (QC) drives competitiveness. Scanning White Light Interferometry (SWLI) imaging offers fast and non-destructive QC. Relying on optical compensation and image stitching one can rapidly and cost-effectively produce sharp 3D-images of a display’s inner structures with a few nanometers accuracy along the z-direction. As a practical example 3D images of a mobile device display revealed 0.92±0.02 um height variation in the top glass assembly. The proposed method improves quality assurance of display manufacturing.
  • Atosuo, Elisa (2016)
    Tehokkaat ja uudelleenladattavat litiumioniakut ovat vakiinnuttaneet asemansa tärkeinä akkuina viime vuosina. Nykyiseen teknologiaan perustuvat litiumioniakut ovat kuitenkin saavuttamassa jo pienimmän realistisesti toteutettavan kokonsa. Ongelmia aiheuttaa myös nestemäinen elektrolyytti. Näitä akkuja korvaamaan on suunnitteilla kiinteitä elektrolyyttejä käyttäviä akkuja, esimerkiksi ohutkalvokakkuja. Tällaisista akuista voidaan tehdä pienempiä ja ne ovat myös turvallisempia energianlähteitä kuin nestemäisen elektrolyytin sisältävät akut. Kiinteitä elektrolyyttejä voidaan valmistaa esimerkiksi atomikerroskasvatusmenetelmällä (Atomic Layer Deposition, ALD), jonka etuina on kasvatettavan kalvon konformaalisuus ja säädeltävä paksuus. Tämän Pro Gradu -tutkielman kirjallisuuskatsauksessa käsitellään litiumioniakkujen nykytilannetta, kiinteiden akkurakenteiden ja 3D-rakenteen etuja ja vaatimuksia yleisesti, hyvien kiinteiden epäorgaanisten ionijohteiden rakennetta sekä ALD-menetelmän käyttöä erilaisten akkurakenteiden valmistuksessa. Kokeellisessa osassa tutkittiin atomikerroskasvatusmenetelmän ja kiinteän olomuodon reaktion yhdistelmää LiMOx-ohutkalvojen valmistukseen. Menetelmä osoittautui lupaavaksi. Sillä on mahdollista valmistaa LiMOx-materiaaleja, joissa litium on osana ternääristä yhdistettä. Käytetyssä menetelmässä binäärisen ALD-oksidikalvon päälle kasvatettiin ALD:llä litiumkarbonaattikalvo ja kerrosrakennetta kuumennettiin. Litiumionien käyttäytymistä tutkittiin useiden eri binääristen metallioksidien kanssa. Menetelmällä valmistettiin LiTaO3-, LiNbO3- ja Li2TiO3-kalvoja. Samalla menetelmällä saatiin litium liikkumaan HfO2- ja ZrO2-kalvojen läpi piisubstraatin pinnalle asti. Erityisesti jälkimmäiset tulokset ovat mielenkiintoisia kiinteitä elektrolyyttimateriaaleja ajatellen. HfO2-kalvon toimivuutta litiumionijohteena tutkittiin myös osana monimutkaisempaa rakennetta. Litium saatiin liikkumaan HfO2:n läpi ja muodostamaan Li2TiO3:ia Li2CO3/HfO2/TiO2/SiO2/Si-kerrosrakennetta kuumentamalla. ALD-menetelmän lisäksi litiumia sisältävän yhdisteen valmistusta metallioksidikalvon päälle tutkittiin myös spin coating -menetelmällä. Menetelmällä valmistettiin LiTaO3- ja Li2TiO3-kalvoja.
  • Ahonen, Jari (2016)
    Sulfonamidit ovat bioaktiivisia yhdisteitä, jotka koostuvat funktionaalisesta ryhmästä, jossa sulfonyyliryhmä on liittynyt typpeen. Sulfonamidien tutkiminen on aloitettu jo 1930-luvulla ja nykyään jo yli 30 erilaista sulfonamidia on lääketieteellisessä käytössä. Sulfonamideja voidaan käyttää muun muassa bakteeri-infektioiden hoidossa. Sulfonamidien valmistusmenetelmien kehittäminen on merkittävää lääkeainetutkimuksen kannalta. Perinteinen tapa valmistaa sulfonamidi on sulfonyloimalla amiini emäksen läsnä ollessa. Menetelmä vaatii olemassa olevan sulfonyylikloridin, jonka valmistaminen tiolista on aiemmin vaatinut voimakkaita reaktio-olosuhteita. Tutkielman kirjallisessa osassa keskitytään esittelemään erilaisia sulfonamidien valmistusmenetelmiä, joissa pyritään huomioimaan vihreän kemian näkökulmia, kuten atomiekonomia ja orgaanisten liuottimien korvaaminen vedellä. Uusia menetelmiä ovat esimerkiksi sulfonamidien valmistaminen hyödyntäen sähkökemiaa ja virtauskemiaa sekä erilaiset metallivapaat kytkentäreaktiot rikin ja typen välisen sidoksen muodostamiseksi. Kokeellisessa osassa pyrittiin valmistamaan sulfonamideja ja luomaan molekyylikirjasto. Synteeseissä käytettiin pääsääntöisesti menetelmää, jossa sulfonyylikloridi reagoi amiinin kanssa emäksen läsnä ollessa. Menetelmän etuina olivat sen helppous ja kohtuullisen lyhyet reaktioajat. Raakatuotteet saatiin puhdistettua uudelleenkiteyttämällä. Tuotteiden karakterisoinnissa hyödynnettiin NMR-spektroskopiaa, IR-spektroskopiaa ja massaspektroskopiaa. Lisäksi tuotteiden sulamispisteet määritettiin. Molekyylikirjastoon saatiin valmistettua 15 erilaista molekyyliä, joista 7 oli kirjallisuushaun perusteella uusia yhdisteitä.
  • Heliövaara, Eeva (2016)
    Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee primääristen alkoholien hapetusreaktioita vastaaviksi aldehydeiksi kupari(I)katalyyttien avulla. Kirjallisuuskatsaus tarkastelee erilaisia hapetusreaktioiden mekanismeja, jotka pohjautuvat galaktoosioksidaasi (GO) entsyymin mekanismiin. Biomimeettisistä hapetussysteemeistä merkittävimpiä ovat Cu(I)-katalyytit yhdistettynä 2,2,6,6−tetrametyylipiperidiini-1-oksyyli radikaaliin (TEMPO). Tämän mekanismin on todettu mallintavan GO:n mekanismia. Kokeellisen työn taustalla on viime vuosien tutkimus Cu/TEMPO hapetusolosuhteista, joilla on mahdollista hapettaa ei-aktivoituja alifaattisia alkoholeja aldehydeiksi. Cu(I)-kompleksit valmistettiin Schiffin-emäs ligandeista ja niitä tutkittiin hapetuskatalyytteinä alifaattisen 1-oktanolin hapetusreaktiossa. Korkein aktiivisuus hapetusreaktioissa saavutettiin (4-fluorofenyyli)imino(metyyli)furaani ligandilla (L1). Kiderakenne kompleksista Cu(L1)2Br•1/4(H2O) tukee oletettua 1:2 koordinaatiota. Syntetisoidut aldimiini kuparikompleksit olivat aktiivisia huoneenlämmössä ja aerobisissa olosuhteissa. Tämä osaltaan vahvistaa mahdollisuuksia käyttää vihreämpiä hapetusreaktio-olosuhteita. Kokeellisessa työssä hyödynnettiin in situ ATR-IR spektroskopiaa sekä katalyytin valmistuksen että hapetusreaktion monitoroinnissa. Työn mielenkiinto kohdistui hapetusreaktion välivaiheisiin, kupari-happi-komplekseihin, mutta yhdisteiden reaktiivisuuden vuoksi niitä ei onnistuttu havainnoimaan spektroskooppisesti. Mekanistisissa tutkimuksissa kuitenkin huomattiin in situ IR:llä ligandin dissosiaatio Cu(I)-kompleksista.
  • Laakkonen, Marja-Liisa (2016)
    Määrittelin Bloomin uudistettua taksonomiaa ohjeena pitäen luokitteluperusteet ylioppilastutkinnon fysiikan koetehtäville. Niiden avulla määritin kullekin kevään 2006–2015 ylioppilastutkinnon fysiikan koetehtävälle sen hyväksyttävästi vastaamisessa vaadittavat tiedon- ja sen käsittelyntasot eli Bloomin luokat. Koetehtävät painottuivat ymmärtää-tasolle ja pelkästään muistaa-tason tehtäviä oli hyvin vähän. Koetehtävien vaikeuden arvioimiseen käytin klusterianalyysiä. Syöttötietona oli tehtävän pistejakauma ja siihen vastaamatta jättäneiden lukumäärä. Klusterien tulkitsin edustavan kolmea vaikeusastetta: helpot, helpohkot ja vaikeat. Vaikeusasteen ja Bloomin luokan yhteyttä tutkin Fisherin tarkalla testillä. Tuloksista kävi ilmi, että korkeimpien Bloomin luokkien tehtävät kuuluivat vaikeat-klusteriin. Lisäksi tutkin alustavasti vaikeat-klusterin osajoukkoa, jonka tehtävissä ilmeni ei-toivottuja ominaisuuksia.
  • Tiira, Jussi (2016)
    Naturally occurring snowflakes represent a variety of shapes, sizes, fall velocities and degrees of riming, which makes their representation challenging in numerical models and remote sensing retrievals. In this study measurements collected during winters 2013/2014 and 2014/2015 at the University of Helsinki measurement station in Hyytiälä are used to investigate connections between ensemble mean snow density, particle fall velocity and parameters of the particle size distribution (PSD). A new generation video imager, the Particle Imaging Package (PIP), was employed for this study. The simple open structure, robust design, easy maintenance and low cost of the instrument make it attractive for studying winter precipitation microphysics. The density of snow is derived from measurements of particle fall velocity and PSD, provided by the PIP, and weighing gauge measurements of liquid water equivalent precipitation rate. Validity of the retrieved density values is checked against snow depth measurements. The results show that a single camera video imager such as the PIP can succesfully be utilized for such studies. A relation retrieved for the ensemble mean snow density and median volume diameter is in general agreement with previous studies, but it is observed to vary significantly from one winter to the other. From these observations, characteristic mass-dimensional relations of snow are retrieved. For snow rates more than 0.2 mm/h, a correlation between the intercept parameter of normalized gamma PSD and median volume diameter was observed.
  • Virranjoki, Ida-Reetta (2016)
    Sää vaikuttaa moneen eri yhteiskunnan osa-alueen toimintaan, kuten liikennejärjestelmiin. Vaikeat sääolosuhteet heikentävät sekä liikennejärjestelmien täsmällisyyttä että turvallisuustasoa, ja aiheuttavat siten palvelutason alenemista. Rautatieliikenteessä vaikeat sääolosuhteet voivat aiheuttaa merkittäviä myöhästymisiä ja mittavia taloudellisia menetyksiä, mistä johtuen niiden tarkastelu on tärkeää. Tässä pro gradu -tutkielmassa tarkasteltiin, mitkä sääilmiöt vaikuttavat rautatieliikenteen täsmällisyyteen Suomessa tarkastelemalla vallitsevaa säätilaa tilanteissa, joissa rautatieliikenteen kaukoliikenteessä on havaittu myöhästymisiä tammikuun 2013 ja maaliskuun 2016 välisellä ajanjaksolla. Tarkastelun avulla pyrittiin myös selvittämään, mikä tai mitkä sääilmiöt aiheuttavat eniten rautatieliikenteen myöhästymisiä, ja mitkä tekijät vaikuttavat kyseessä olevan sääilmiön ennustettavuuteen ja sen kehittämiseen. Aineistona käytettiin VR Group Oy:ltä (Skyttä, 2016) saatua rautatieliikenteen täsmällisyystilastoa, johon on kirjattu säähän liittyville syykoodeille sää ja lumieste merkityt viiveet ja myöhästymiset. Osin täsmällisyystietoja on haettu myös Liikenneviraston avoimen rajapinnan Digitraffic-palvelusta käyttöluvalla Creative Commons Nimeä 4.0. Vallitsevan säätilan tarkasteluun ja myöhästymisten luokitteluun sääilmiöittäin käytettiin Ilmatieteen laitoksen ennusteita, varoituksia ja havaintoja. Tarkastelun perusteella merkittävimpiä rautatieliikenteen täsmällisyyteen vaikuttavia sääilmiöitä ovat lumisade ja pakkanen. Eniten löydettiin lumisateeseen liittyviä myöhästymistapauksia (111 kappaletta). Lumisateet liittyivät useimmiten keskileveysasteiden matalapaineiden okluusiorintamiin, joissa havaittiin suurimmat lumikertymät ja merkittävimmät myöhästymiset. Myös vesistöjen nostattamilla ja rannikkokonvergenssin voimistamilla lumikuuroilla on vaikutusta rautatieliikenteen täsmällisyyteen. Lumisateiden ennustamisessa ja vaikutusten ennakoinnissa tärkeintä on tunnistaa tapaukset, joissa luntaa kertyy laajoille ja rautatieliikenteen kannalta kriittisille alueille.