Mrs. Jadranka Kosor, Prime Minister of the Republic of Croatia and her delegation of experts visited Micronova in mid April with the purpose of getting an overview who the Finnish innovation system works. Micronova is a good and concrete example of how micro and nanotechnology research and business meet successfully.

On the right: The Prime Minister Mrs. Jadranka Kosor and Matti Pursula

Prime Minister and her delegation were hosted by Executive Dean Matti Pursula, Technology Director Aarne Oja and Director Veli-Matti Airaksinen. In Micronova the visitors had a short tour in the premises to get an idea of the cleanroom working and as well as of the achievements of the THz imaging introduced by Dr. Mikko Leivo.

Picture from the THz laboratory

 

During the meeting Program Director Eeva Viinikka from Culminatum Innovation gave an Introduction of the Finnish Innovation system and the nanotechnology cluster programme as a case example.

Next day some of the experts of the delegation from the Boskovic Institute in Zagreb had a thorough tour in Micronova’s cleanroom.

Visitors at the center: Dr Danica Ramljak, CEO, IRB, Dr Mile Ivanda, IRB, in charge for the Cleanroom Project at the IRB, Dr Igopr Đerda, IRB and Dr Damir Kušen, Ambassador. Hosts: Hannu Kattelus and Veli-Matti Airaksinen are standing on the left and right at the end.

Researchers at the Low Temperature Laboratory of Aalto University (Helsinki, Finland) and at Scuola Normale Superiore (SNS, Pisa, Italy) have developed a new type of a sensor for the detection of tiny magnetic fields. The device bears a strong resemblance to traditional SQUID magnetometers (Superconducting Quantum Interference Device), found in numerous applications. The new structure benefits from very small power dissipation and a simple method of measurement at low frequencies.

The key element of the device is a loop made of a thin film of superconducting metal deposited on an insulating substrate. A small section of the loop, with a typical length between few tens and few hundreds of nanometers, is replaced by a normal, non-superconducting metal. Due to the so-called proximity effect, the normal-conducting metal acquires features reminiscent of a weak superconductor. This phenomenon takes place in the interface region whenever a normal metal is placed in good electrical contact with a superconductor.

Most importantly for the new structure, entitled SQUIPT (Superconducting Quantum Interference Proximity Transistor), certain properties of the normal metal start to depend on the amount of magnetic flux threading the loop. Unlike in SQUID sensors, the SQUIPT converts a change in the flux into a change in electric current or voltage in a tunneling junction between the normal metal and an additional superconducting electrode. In such a structure, electrons tunnel quantum mechanically through a thin insulating oxide layer separating the normal and superconducting electrodes.

The SQUIPT utilizes the well known electrical transport properties of metallic tunnel junctions, as well as the flexibility, originating from the superconducting proximity effect, in choosing the materials and device dimensions. So far, measurements have been performed mostly at temperatures of approximately 0.1 degree above the absolute zero. With a suitable choice of the superconducting material, however, the device will function also at liquid helium temperatures (around 4 Kelvins, or –269°C) relevant for many practical applications.

“Our original idea was to study the influence of the proximity effect on the heat flow between the normal metal electrons and lattice vibrations, tells Prof. Jukka Pekola from the Low Temperature Laboratory, leader of the Finnish part of the joint research effort. “Soon we noticed that the structure performs well as a sensitive magnetometer. The prototype structures were not optimized in several respects, but the predicted sensitivities and noise properties seem promising”, he clarifies.

The research was reported in the online edition of Nature Physics on Feb 28th, 2010.

F. Giazotto, J. T. Peltonen, M. Meschke, and J. P. Pekola, SQUIPT - Superconducting Quantum Interference Proximity Transistor http://dx.doi.org/10.1038/nphys1537

 

For additional information, please contact:

Professor Jukka Pekola Low Temperature Laboratory, Aalto University PICO-group, Micronova tel. +358 9 470 24913 jukka.pekola(at)tkk.fi

Senior researcher Matthias Meschke matthias.meschke(at)ltl.tkk.fi

Researcher Joonas Peltonen joonas.peltonen(at)ltl.tkk.fi

 

Future Innovation Environments - Micronova in the lead

Micronova's main seminar this year will be arranged on August 31, 2010 in Micronova at 10-17. The seminar languare is this time Finnish but slides are available in English.

Program of the seminar will be available in the beginning of August.

 

Contac person:

Aila Blomberg

Micronoa Communications

Tel. 050 541 8829

aila.blomberg@tkk.fi

 

 

Micronovan vuosi 2009 sähköisen kirjeen sisältö:

 

• MICRONOVAN NANOFABRICATION CENTRE ALOITTAA TOIMINTANSA 1.1.2010
• TUTKIMUSTULOKSIA
  • TKK:n tutkijat kehittivät uuden nanorakenteiden valmistusmenetelmän
  • Väitöstutkimus: vesipisaroiden käyttäytymistä manipuloidaan nanokuvioiduilla piipinnoilla
  • Uusi askel lähemmäs tarkkaa sähkövirran määrittelyä – sulkeutuuko kvanttikolmio SINIS-portin avulla?
  • Kupari syynä aurinkokennojen hyötysuhteen laskuun?
  • Väitöstutkimus ohutkalvotekniikalla toteutettavista langattomassa tiedonsiirrossa käytettävistä suurtaajuuskomponenteista
  • Suomalaisten kehittämä Planck-luotaimen maailmankaikkeuden salat paljastava radiovastaanotin onnistuneesti avaruuteen
  • VTT mukaan eurooppalaiseen mikro- ja nanoteknologian kehitysyritykseen – 4-Labs kaupallistaa huippuosaamista
  • Tutkijat luovat taidetta - TKK:n tutkijalle I palkinto Science as Art-kilpailussa San Franciscossa
  • Valaisinsuunnittelun kilpailun pääpalkinto Pentagon Designen ja TKK:n yhteistiimille
• UUSIA PROFESSOREITA MICRONOVAAN
  • VTT:n tutkimusprofessori Arttu Luukanen kehittää millimetriaalloilla toimivia mittausmenetelmiä
  • VTT:n uusi tutkimusprofessori Pierangelo Metrangolo yhdistää kemiaa elektroniikkaan ja biotekniikkaan tuoteinnovaatioiden kehittämiseksi
• MICRONOVAN SEMINAARIT JA TÄRKEIMMÄT TAPAHTUMAT
  • Mikro- ja nanoteknologian ratkaisut energiatehokkuuden lisäämisessä ja ympäristön havainnoinnissa
  • Diagnostiikka-seminaari – Intelligent Integration of Diagnostic Platforms
  • Otaniemi Innovation Lunchlet OIL
  • Kazakstanin presidentti Nursultan Nazarbajev vieraili Micronovassa
  • Finnish-Russian Nanotech Partnering –tilaisuuden osallistujat vierailivat Micronovassa

Teknillisen korkeakoulun Kylmälaboratorion, MIKES:n ja japanilaisten tutkimuslaitosten, NEC ja RIKEN, yhteistyönä on kehitetty taajuus-sähkövirta -muunnin, jolla voidaan pumpata elektroneja rinnakkain riittävän suuren sähkövirran saavuttamiseksi. Nyt kehitettyyn SINIS-porttiin perustuva mittausmenetelmä mahdollistaa hyvin tarkan mittaustuloksen, ja siten vie myös lähemmäs sähkövirran uutta standardia. Tutkimustulos on julkaistu New Journal of Physics -lehdessä sekä nostettiin Nature Research Highlight -otsikoihin tänään.

Tutkimuksen tieteellisenä haasteena ja tavoitteena on nk. kvanttimetrologiakolmion sulkeminen. Kaksi kolmion komponenteista, Josephson-jännitenormaali ja kvantti Hall -resistanssinormaali ovat jo metrologien käytössä mm. kalibroinneissa. Vielä on tarkistamatta sähkövirran yhtäpitävyys näihin ilmiöihin, millä pyritään todistamaan modernin fysiikan tärkeimmän teorian, kvanttimekaniikan, paikkansapitävyys. Kokeen suorittaminen mahdollistaisi kahden luonnonvakion, elektronin varauksen e ja Planckin vakion h, lukuarvojen kiinnittämisen ja SI-yksikköjärjestelmän uudelleenmäärittelyn sähkösuureiden osalta. Vielä nykyisinkin sähkövirta ja sen yksikkö ampeeri määritellään virtajohtojen välillä vaikuttavan klassisen voiman avulla. Tavoitteena on, että muutaman vuoden päästä myös tämä suure pystytään määrittelemään luonnonvakioiden avulla.

Työssä käytetty SINIS-portti on laite, jossa elektroneja pystytään siirtämään yksitellen johtimesta pienelle saarelle ja sieltä pois toiseen johtimeen. Toistamalla prosessia tunnetulla taajuudella saadaan aikaiseksi hyvin määritelty sähkövirta, jota voitaisiin käyttää ampeerin uutena määritelmänä.

- Pari vuotta sitten esittelimme ensimmäisen nanokokoisen taajuus-sähkövirta -muuntimen, yhden elektronin kääntöportin, jonka mittaustarkkuutta lähdimme parantamaan. Nyt olemme päässeet tutkimuksessamme askeleen eteenpäin, ja pystyneet kehittämään rakenteen, joka mahdollistaa riittävän suuren virran tuottamisen. Kymmenellä rinnakkaisella SINIS-portilla pääsemme jopa yli 100 pA virtaan. Suuri virtataso onkin ratkaiseva riittävän mittaustarkkuuden saavuttamiseksi, kertoo tutkimuksen johtaja, professori Jukka Pekola TKK:n Kylmälaboratoriosta.

SI-yksikköjärjestelmän uusiminen sähkösuureiden osalta mahdollistaisi myös muiden suureiden tarkan määrittelyn. Esimerkiksi yksi kilogramma määritellään edelleen platinasta ja iridiumista valmistetun kappaleen avulla. Sähkösuureiden uudelleenmäärittelyn jälkeen voitaisiin verrata sähkötehoa ja voimaa vastaaviin mekaanisiin suureisiin ja saavuttaa parempi määritelmä myös massalle. Tämän vuoksi virtapumppujen kehityksellä on merkittävä vaikutus myös muiden suureiden tarkkuuden paranemiseen.

Tutkimustulos julkaistiin marraskuun lopussa New Journal of Physics -julkaisussa http://www.iop.org/EJ/article/1367-2630/11/11/113057/njp9_11_113057.pdf ja nostettiin Nature Research Highlight -otsikoihin 9.12.2009 (maksullinen lukuoikeus): http://www.nature.com/nature/journal/v462/n7274/pdf/462700e.pdf

 

Lisätietoja:

Professori Jukka Pekola
Teknillinen korkeakoulu, Kylmälaboratorio
PICO-ryhmä, Micronova
Puh. (09) 470 24913
etunimi.sukunimi@tkk.fi

 

Tutkija Ville Maisi
MIKES, Sähköryhmä
etunimi.sukunimi@mikes.fi

 

Teknillisen korkeakoulun (Suomi), University of New South Walesin (Australia) ja University of Melbournen (Australia) tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan ja mittamaan toimivan transistorin, jonka aktiivinen elementti koostuu ainoastaan yhdestä fosforiatomista piissä. Tutkimustulos julkaistiin juuri Nano Lettersissä.

Laitteen toiminta perustuu yksittäisten elektronien peräkkäiseen tunneloitumiseen fosforiatomin ja transistorin lähteen ja nielun välillä. Tunnelointi voidaan sallia tai estää muuttamalla atomin läheisyydessä olevan muutaman kymmenen nanometrin levyisen metallielektrodin jännitettä.

Kuvateksti: (a) Väritetty pyyhkäisyelektronimikroskooppikuva mitatusta laitteesta. Alumiinisella päällysportilla (kuvassa sininen) muodostetaan kaksidimensioinen elektronikaasu metalloinnin alla olevaan pii-piioksidi-rajapintaan. Osittain päällysportin alla olevalla esteportilla (kuvassa violetti) karkotetaan elektronikaasu piissä olevien fosforiatomien läheisyydestä (lisätty alkuperäiseen kuvaa punaisina palloina). Esteportin jännitteellä voidaan myös kontrolloida laitteen johtavuutta. Kaikki kuvassa olevat esteportit muodostavat omat erilliset transistorinsa.
(b) Kokeissa mitattu differentiaalinen sähkönjohtavuus laitteen läpi 4 Teslan magneettikentässä. Punainen ja keltainen pallo kuvaavat elektronin spin-alas- ja -ylös-tiloja, joista aiheutuvat korkean johtavuuden linjat ovat selkeästi näkyvissä.
[Julkaisun alkuperäinen kuva: http://pubs.acs.org/appl/literatum/publisher/achs/journals/production/nalefd/0/nalefd.ahead-of-print/nl901635j/images/medium/nl-2009-01635j_0003.gif. Tämän kuvan käyttöoikeusasioissa pyydetään ottamaan yhteyttä copyright@acs.org.]

Tietokoneiden huima kehittyminen ja sen luoma tietoyhteiskunta on perustunut pitkälle transistorien koon pienentämiseen ja tiheään pakkaamiseen. On ollut jo kauan tiedossa, että tämän kehityksen on hidastuttava kriittisesti tulevien vuosikymmenten aikana, kun tiheämpi edullinen pakkaaminen vaatisi transistorien koon olevan atomien kokoluokkaa. Nyt kehitetyssä transistorissa koko sähkövirta kulkee aina saman yksittäisen atomin läpi ja näin siis päästään tutkimaan ilmiöitä, joita tulee esiin transistorien koon äärirajoilla.

”Noin puoli vuotta sitten minulta ja yhdeltä tämän tutkimuksen johtajista, prof. Andrew Dzurakilta, kysyttiin, milloin luulemme, että yhden atomin transistori kehitetään. Katsoimme toisiimme, hymyilimme ja sanoimme, että olemme jo kehittäneet sen”, sanoo Teknillisen korkeakoulun dosentti Mikko Möttönen ja jatkaa: ”Itse asiassa tarkoituksenamme ei ollut rakentaa mahdollisimman pientä transistoria klassista tietokonetta varten, vaan kvanttibitti, joka toimisi tällä hetkellä kehitteillä olevan kvanttitietokoneen perusosana.”

Ongelmat, jotka tulevat vastaan transistorien kokoa pienennettäessä johtuvat niin sanottujen kvanttimekaanisten ilmiöiden esiintulosta. Nämä ilmiöt todennäköisesti vaikeuttavat transistorien tavanomaista toimintaa, mutta toisaalta sallivat arkijärjen vastaista käytöstä, jota voidaan oikein hallitusti hyödyntää suorittamaan huomattavasti tehokkaampaa laskentaa, eli kvanttilaskentaa. Nyt raportoitujen mittausten taustalla on idea käyttää fosforidonorin elektronin spin-vapausastetta kvanttibittinä, eli kubittina. Mittauksissa pystyttiin erottamaan ensimmäistä kertaa elektronin spin-ylös- ja -alas-tilat yksittäisessä fosforidonorissa. Tämä on huomattava askel kohti näiden tilojen kontrollointia, eli kubitin realisointia.

Alkuperäinen tutkimusartikkeli on julkaistu Nano Lettersissä 1.12.2009:
Transport Spectroscopy of Single Phosphorus Donors in a Silicon Nanoscale Transistor,
Kuan Yen Tan, Kok Wai Chan, Mikko Möttönen, Andrea Morello, Changyi Yang, Jessica van Donkelaar, Andrew Alves, Juha-Matti Pirkkalainen, David N. Jamieson, Robert G. Clark ja Andrew S. Dzurak,
Nano Lett., Article ASAP, DOI: 10.1021/nl901635j, (2009).
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl901635j

 
Lisätietoja:

Dosentti, TkT Mikko Möttönen
Teknillisen fysiikan laitos
Teknillinen korkeakoulu
mikko.mottonen*at*tkk.fi
puh. (09) 470 22342 tai 050-594 0950

Prof. Andrew Dzurak
Centre for Quantum Computer Technology
University of New South Wales
a.dzurak(å)unsw.edu.au
puh. +61293856311

 

Pentagon Designin ja TKK:n yhteistyössä suunnittelema 22–77°- LED-valaisin on voittanut pääpalkinnon Luminord 2009 -valaisinsuunnittelukilpailussa. Tämänvuotisena kilpailutehtävänä oli suunnitella kiinteistön ulko- tai sisäkäyttöön soveltuva LED-valaisin. Kilpailun tarkoituksena on löytää uusia ja korkeatasoisia valaisinratkaisuja ja näin kehittää alan teollisuudelle uusia valaisininnovaatioita ja tuotteita.

Pentagon Designin ja TKK:n yhteistyössä suunnittelema ja kilpailun voittanut 22–77°-valaisin on kineettinen valoelementti, jonka muoto ja tekninen toteutus hyödyntävät LED-polttimoiden lämpenemistä. Valaisimen suunnittelutyö aloitettiin tutustumalla sekä LED-polttimoiden teknisiin mahdollisuuksiin että niiden rajoituksiin.  Tässä hyödynnettiin TKK:n tutkijan Sami Suihkosen LED-osaamista.

”On ollut kiinnostavaa tehdä töitä valaisinsuunnittelijoiden kanssa ja tuoda oma osaamiseni osaksi yhteistyötä. Energiatehokkaiden valonlähteiden, erityisesti LEDien, tutkimus ja kehitys kuuluvat Teknillisen korkeakoulun tutkimuksen kärkialueisiin, ja LED-tutkimuksemme TKK:lla on myös kansainvälisesti tunnustettua, kertoo tutkija Sami Suihkonen.

Luminord-kilpailun järjestävät Sähkösuunnittelijat NSS ry, Suomen Valoteknillinen Seura ry, Sähkö- ja teleurakoitsijaliitto STUL ry ja Suomen Sähkötukkuliikkeiden Liitto ry yhteistyössä Teollisuustaiteen Liitto Ornamo ry:n kanssa. Voittajatyön suunnittelutiimiin kuuluivat Pentagon Designin Designerit Ilmari Ahola ja Veli-Pekka Niska, Creative Director Arni Aromaa sekä LED-valotekniikasta konsultoinut Teknillisen Korkeakoulun Research Scientist, tekniikan tohtori Sami Suihkonen. LED tutkimusta TKK:lla rahoittaa Multidisciplinary Institute of Digitalisation and Energy (MIDE).

Kuva
Valaisimen runko-osaan kiinnittyy neljä ristin muotoista kaksikerrosmetalliosaa, joihin on kiinnitetty yhteensä 80 LED- polttimoa. Kaksikerrosmetallisäikeet toimivat samalla LED-polttimoiden virtajohtimina ja jäähdytyselementteinä. Säikeet oikenevat lämmetessään ja palaavat kaareviksi jäähtyessään huoneenlämpötilaan. Jokaisella ristillä on oma lämpöanturinsa, jonka ansiosta ne toimivat toisistaan riippumatta muodostaen symmetrisen ja tasaisen rytmin. (Kuva: Pentagon Design Oy)

Lisätietoja:

TkT Sami Suihkonen, TKK, Mikro- ja nanotekniikan laitos, Optoelektroniikan ryhmä, Micronova
sami.suihkonen@tkk.fi ,  p. 09 451 2325

Pentagon Design Oy, Tiina Hautala, tiina.hautala@pentagondesign.fi, p. 010 843 5500
Luminord-kilpailun www-sivut http://www.nssoy.fi/lumi/luminord.htm

DI Mikko Söderlund väittelee perjantaina 4.12.2009 klo 12 aiheesta

“Characterization and analysis of photodarkening in double cladding ytterbium-doped silica fibers” – “Valon aiheuttaman vaimennuksen karakterisointi ja analysointi ytterbium-seosteisissa kaksoiskuorikuiduissa”

Paikka: Micronova, suuri seminaaritila

Ytterbium-seosteinen kuitulaser on osoittautunut erinomaiseksi valonlähteeksi erilaisiinlasertyöstösovellutuksiin johtuen sen hyvästä säteenlaadustä, korkeasta hyötysuhteesta,pienestä hukkalämmöstä sekä kompaktista rakenteesta. Yb-seosteisten kuitulaserienluotettavuuden uhaksi on kuitenkin noussut ns. photodarkening-ilmiö, valon aiheuttamavaimeneminen, joka ajan kanssa johtaa kuitulaserin ulostulotehon ja hyötysuhteenheikkenemiseen.  Tässä väitöskirjassa on tutkittu erityisesti photodarkening-ilmiön etenemistä sekä siihen liittyviä termisiä prosesseja. Yb-ionien virittyneen tilanpopulaation (ts. inversion) havaittiin olevan määräävässä asemassa photodarkeningilmiön etenemisessä.

Työssä havaittiin kolme termistä prosessia, jotka vaikuttavatsyntyneen häviön suuruuteen, sekä muokkaavat häviöspektrin muotoa. Photodarkeningprosessissa syntyneiden lasin virheiden aktivointienergiajakauman mitattiin keskittyvän1.3 eV:iin. Photodarkening-ilmiön tutkimuksen lisäksi tässä työssä mallitettiin inversion,vahvistuksen ja vahvistuneen spontaanin emission käyttäytymistä kuoripumpatussaerbium-seosteisessa kuidussa.

Vastaväittäjä: Dr. Jose Salcedo, Multiwave Photonics, Porto, Portugal

Valvoja: Professori Seppo Honkanen, MNT-laitos, TKK

Väitöskirja verkossa:http://lib.tkk.fi/Diss/2009/isbn9789522482488/  - linkki toiminee viimeistään 2.12.09