Teksti Marja Ollakka, kuva Liisa Anttalainen
Osmo Anttalaisen väitöstyön tuloksia voisi hyödyntää esimerkiksi lentokentillä käytettävissä räjähdeaineilmaisimissa, jotka perustuvat IMS-tekniikkaan. Uusi menetelmä voidaan integroida osaksi kannettavia kaasunilmaisimia.
Osmo Anttalaisen väitöstutkimus syntyi haaveesta parantaa ioniliikkuvuusspektrometrian (IMS) luotettavuutta. Pitkä työura ioniliikkuvuustekniikan parissa innosti tutkimaan aihetta tarkemmin.
Hän teki tutkimuksensa Suomen kemiallisten aseiden kieltosopimuksen verifiointilaitoksessa (VERIFIN) Helsingin yliopiston kemian osastolla. Tutkimus rahoitettiin Euroopan unionin GIDPROvis -hankkeesta (Gas Ion Distillation, GID and Sequential Ion Processing, PRO).
Mikä on väitöskirjasi merkittävin tulos?
Ioniliikkuvuusspektrometria on kenties herkin ilmanpaineessa toimiva menetelmä kaasumaisten ionien havaitsemiseen ja niiden ominaisuuksien mittaamiseen. Siinä mitataan sähkökentän avulla esimerkiksi koronapurkauksella tai pienellä radioaktiivisella lähteellä tuotettujen reaktantti-ionien ja näytteen yhdessä muodostamien tuoteionien liikkuvuutta.
Havaitusta nopeudesta voidaan tehdä päätelmiä lähtöaineesta. Esimerkiksi lentokentillä käytettävät räjähdeaineilmaisimet perustuvat tähän tekniikkaan.
Vaikka teknologia on erittäin herkkä, ionien syntymiseen liittyvä ionikemia rajoittaa tekniikan luotettavuutta ja voi toisinaan johtaa vääriin positiivisiin tai negatiivisiin havaintoihin.
Väitöskirjatyössä kehitettiin ilmanpaineessa toimiva ionien reaktiokinetiikkaan perustuva esierottelumenetelmä, eräänlainen kemiallinen ionitislain, jonka avulla näytteen komponentit siirretään liikkuvuusanalyysiin jae kerrallaan.
Merkittävin tulos on ymmärrys siitä, mihin niin kutsuttu ionitislaus perustuu.
Miten tuloksiasi voi soveltaa?
Kehitetty menetelmä ei vaadi paljon tilaa tai muutoksia olemassa oleviin liikkuvuusaikaperusteisiin ioniliikkuvuusspektrometreihin, ja se on mahdollista integroida osaksi kannettavia kaasunilmaisimia.
Suurin kaupallinen potentiaali lienee juuri henkilökohtaisissa ilmaisimissa, joissa IMS-laitteiden suurin ongelma liittyy vääriin hälytyksiin ja häiriöaineherkkyyteen.
Tuloksia voi soveltaa myös ilmanpaineisten ionien reaktiokinetiikan tutkimuksessa, sillä aihepiiriin liittyvää ainekohtaista tietoa on melko vähän. Tällainen tieto voisi hyödyttää suoraan esimerkiksi lääketieteellisten IMS-sovellusten kehittämistä.
Massaspektrometriassa käytetään toisinaan ioniliikkuvuustekniikkaa ilmanpaineisen näytteen esierotteluun ja tuloksia voi soveltaa myös tähän.
”Prosessi muistutti jälleen kerran siitä, että tutkimus itsessään on arvokasta.”
Mitä väitöksen tekeminen merkitsi sinulle?
Minulla on yli 25 vuoden kokemus ioniliikkuvuustekniikasta lähinnä ionien havaitsemisen ja laiterakennuksen näkökulmasta. Monet tekniikkaan liittyvät ongelmat ja niiden ratkaisut ovat yleisesti hyvin tunnettuja, mutta reaktiokinetiikan hyödyntäminen suorituskyvyn parantamisessa on ollut lähes koskematon ja itsellenikin vieras osa-alue. Väitöstyö antoi tilaisuuden perehtyä ionien syntyprosessiin.
Erityisen motivoivaa oli uuden tiedon löytäminen ja saavutetun ymmärryksen jalostaminen menetelmäksi.
Prosessi muistutti jälleen kerran siitä, että tutkimus itsessään on arvokasta ja että uuden löytäminen ja oivaltaminen eivät tapahdu itsestään, vaan ne ovat seurausta systemaattisesta ja määrätietoisesta, joskaan ei aina tarkoituksellisesta ponnistelusta. Tällainen ponnistelu on omiaan edistämään tapahtumia, joita myöhemmin kutsutaan oivalluksiksi.
Mitä teet urallasi seuraavaksi?
Väitöskirjatyön aikana minulla on ollut suuri onni jakaa aikani mielekkäästi kahden työn kesken, mikä tosin on merkinnyt pitkähköjä työpäiviä.
Jatkan differentiaalisen ioniliikkuvuusspektrometrian kehitykseen liittyvissä tehtävissä Olfactomics Oy:ssä.
Toivon voivani hyödyntää saamaani oppia laitekehityksessä. Olisi erittäin hienoa, jos minulle avautuisi mahdollisuus jatkaa erottelumenetelmän kehittämistä, optimoimista ja myös soveltamista tuotetasolla.
Mikä toimii parhaiten työsi vastavoimana – miten tyhjennät pääsi tutkimuksesta?
Teen työtä kotona erillisessä työhuoneessa ja aloitan etätyöpäiväni aina samaan aikaan. Kun lopetan, poistun työhuoneesta, jolloin työt jäävät sinne.
Käyn lähes joka päivä vajaan tunnin lounaskävelyllä, jolloin kuuntelen musiikkia, podcasteja tai ajattelen joutavanpäiväisiä varastoajatuksia, joita kertyy, kun on muuta tekemistä.
Tavallinen karu arki vailla erityisiä pakottavia suunnitelmia tai rientoja on parasta pään tyhjennystä. Iltaisin ja viikonloppuisin vietän aikaa vaimoni kanssa. Lapset ovat jo aikuisia ja omilla tahoillansa. Olen niin kutsutusti vanha koira, ikää on kertynyt lähes 58 vuotta.
Osmo Anttalaisen väitöskirja Time-Resolved Ion Separation Using Kinetics of Gas Phase Positive Ion Molecule Reactions at Ambient Air Pressure tarkistettiin 1.10.2024 Helsingin yliopistossa. Vastaväittäjänä toimi Professor Dr. Thorsten Benter, University of Wuppertal, ja kustoksena professori Ari Salmi Helsingin yliopistosta.
Lue lisää:
Osmo Anttalainen ORCID-tietokannassa
VERIFIN panostaa kemiallisen rikostutkinnan kehittämiseen
Ovatko kemistit muutakin kuin laboratorioiden hulluja tiedemiehiä?
Measurlabs lähti kasvuun puskaradion kautta – tavoitteena olla maailman paras
