Vanadiinioksidien nanorakenteet ja ohutkalvot kaasuanturisovelluksissa

Väitöskirjassa tutkittiin vanadiinioksidien ohutkalvojen ja nanorakenteiden rakenteellisia ominaisuuksia, sähköisiä ominaisuuksia ja erityisesti näiden materiaalien soveltuvuutta kemiallisiin kaasuanturiratkaisuihin. Nykypäivänä erilaisten antureiden käyttö lisääntyy maailmassa huimaa vauhtia. Eräs anturiryhmä, jota hyödynnetään nykyään monissa eri käytännön sovelluksissa ovat kemialliset kaasuanturit. Kaasuanturit havainnoivat ympäristössään olevia eri kaasuja antamalla esimerkiksi sähköisen signaalin, kun jotain tiettyä kaasua ilmaantuu anturia ympäröivään atmosfääriin. Kaasuantureita hyödynnetään esimerkiksi erilaisissa ajoneuvoissa autoista lentokoneisiin, teollisten prosessien ohjaamisessa ja monissa henkilökohtaisissa turvavälineissä. Tässä väitöskirjatyössä tutkittiin pulssilaserkasvatus-menetelmällä valmistettujen vanadiinioksidiohutkalvojen rakenteellisia ominaisuuksia ja niiden potentiaalia kaasuanturimateriaalina. Työssä onnistuttiin kasvattamaan hyvin erityyppisiä ohutkalvoja ja nanorakenteita vaihdellen tiiviimmistä ohutkalvoista aina erittäin huokoisiin nanopilarirakenteisiin. Suurimpina saavutuksina tutkimuksesta voidaan pitää pulssilaserkasvatuksen sopivuuden todistaminen erityyppisten kaasunanturimateriaalien valmistuksessa, uuden vanadiinioksidin faasirakenteen tunnistaminen ja sen soveltuvuuden testaus kaasuanturimateriaalina, sekä vanadiinioksidien osoittaminen erittäin toimivaksi materiaaliksi käytettäväksi ammoniakkikaasun havainnoinnissa. Lisäksi tässä työssä valmistetut rakenteet osoittautuivat erittäin lupaaviksi anturimateriaaleiksi NOx-kaasupäästöjen vähentämiseen käytettävän SCR-katalyysiprosessin (Selective Catalytic Reduction) ohjauksessa, prosessin, joka on laajalti käytössä esimerkiksi dieselmoottoreiden yhteydessä.