Suomalainen tutkimus oli mukana pyramidinrakennustyössä, kun kemian Nobel-palkinto myönnettiin viime vuonna saksalaiselle Gerhard Ertlille. Nobel-palkintolautakunta siteerasi perusteluissaan näkyvästi kahta tutkimusraporttia, joissa keskityttiin vetyatomien käyttäytymisen tutkimiseen platinametallipinnalla. Tutkimustyön tulokset on julkaistu vuosina 2002 ja 2003 Physical Review Letters- ja Physical Review B -julkaisusarjoissa. Näiden tutkimusraporttien takana olivat Tapio Ala-Nissilä, dosentti Petri Salo ja heidän johtamansa tutkimusryhmä.

– 90-luvun lopulla Ertlin ryhmä otti meihin yhteyttä. Heillä oli uutta mittausdataa ja he toivoivat, että mallintaisimme sitä. Meillä on ollut muutenkin lukuisia yhteistyöprojekteja ulkomaisten kokeellisten ryhmien kanssa, Tapio Ala- Nissilä kertoo. Tutkimuksen yhteistyötahoina olivat nyt TKK, Berliinin Fritz-Haber-instituutti ja yhdysvaltalainen Brownin yliopisto, joista viime mainitussa Tapio Ala-Nissilä on hoitanut myös ylimääräistä professuuria.

Perustilassa olevan vetyatomin lokalisoituminen. Todennäköisesti atomi sijaitsee punaisella alueella.

Mallinnuksessa tarkasteltiin vedyn kvanttimekaanista käyttäytymistä metallipinnoilla tietyissä lämpötiloissa. Ala-Nissilä ja Salo mallinsivat vetyatomien käyttäytymistä platinametallipinnalla Cray T3E- ja IBMSC- superkoneilla. Ohjelmistoina olivat Finger sekä tutkijoiden omat ohjelmat. IBMSC:ssä töitä ajettiin 32 prosessorilla. Esimerkiksi vuonna 2002 laskenta-aikaa kului noin 40 000 laskentayksikköä eli yhdellä prosessorilla aikaa olisi mennyt vuosi. 32 prosessorilla työn läpimenoaika oli noin 11 vuorokautta. TKK:n ja Brownin tutkijaryhmät kehittivät kvanttimekaanisten laskujen pohjalta mallin, jonka avulla voitiin selittää professori Ertlin ryhmän havaitsemat kokeelliset ilmiöt. Erityisesti keskityttiin vedyn kvanttimekaaniseen luonteeseen, jonka selvittämiseksi tehtiin laajamittaisia teoreettisia laskuja CSC:n supertietokoneilla Suomessa.

Vetyatomeita (pienet pallot) platinametallipinnalle sitoutuneina.

– Olimme suorittaneet aiemminkin tämäntyyppisiä mallinnuksia. Ertlin ryhmässä myös tiedettiin, että meillä on parhaillaan vedyn tutkimusta meneillään. Siitä syntyi ajatus, että mallinnettaisiin kokeellisia tuloksia, Ala-Nissilä valottaa.

Työhön pureutui erityisesti Brownin yliopiston jatko-opiskelija Stefan Badescu, jonka väitöskirjatyön ohjasivat Ala-Nissilä, Petri Salo sekä Brownin yliopiston professori See Chen Ying. Vaikka Nobel-palkintoon johtanut tutkimus on luonteeltaan perustutkimusta, on sillä tärkeitä sovelluksia muun muassa tulevaisuuden katalyyttimateriaaleja ja vetyyn perustuvia energiatuottomuotoja kehitettäessä. Suomessa siis tehdään Nobel-tason tutkimusta. Harmi, ettei se näy mediassa.

– Osallistumista Nobel-tutkimukseen ei tiedostettu mediassa lainkaan riittävästi. Pidetään kyllä meteliä siitä,
että pitäisi päästä huipulle, mutta kun huippuja on ja tehdään Nobel-voittajien kanssa töitä, niin siitä ei tunnuta tietävän mitään, Ala-Nissilä suomii. ■