Kuukausi kesätöissä fysiikan laitoksella
Jyväskylän yliopisto
Jyväskylän fysiikan laitos on kymmenen vuoden ajan kesäisin ottanut kahdeksan lukion 2.luokkalaista palkalliseen projektiin nimeltä kuukausi fysiikalla. Projektin ideana on tutustua fysiikan laitokseen ja päätavoitteena osallistua oikean tutkimuksen tekemiseen. Projektit toteutettiin yhteisyössä fysiikan- ja kemian alan maisteri-vaiheessa olevien opiskelijoiden, sekä ohjaavan professorin valvonnassa. Tarkoituksena oli toteuttaa tutkimus-projekti opiskelijoiden ja professorien ohjauksessa. Pääsin mukaan tutkimuksen tekoon Jyväskylän Yliopiston nettisivuilla olevan kesätyöhaku-lomakkeen kautta.
Yksi tutkimuskohteistani oli tutkia hiilinanoputkia yksittäisinä, sekä myöskin niistä koostuvaa verkkomaista materiaalia. Tutkimuksessa oli mukana myös kemistejä, jotka olivat 3D-tulostuksen avulla valmistaneet sähköä johtavasta materiaalista koekappaleen. Yksi tehtävistäni oli määritellä tämän koekappaleen sähkön johtavuusominaisuuksia. Toinen tutkimuksen aiheeni oli hiilinanoputkista muodostuvien verkostojen analysointi atomivoimamikroskoopin ja kuvankäsittelyohjelman avulla. Tavoitteena tässä oli määritellä verkoston geometrisiä ominaisuuksia.
Työt alkoivat heti koulun loputtua seuraavana maanantaina. Ensimmäisenä päivänä oli alkuinfo, jossa kerrottiin hiukan eri ryhmien projekteista. Eri ryhmät koostuivat 1-2 lukiolaisesta, muutamasta fysiikan alan opiskelijasta, sekä ohjaavasta professorista. Omaan ryhmääni kuului kaksi fysiikan maisteri-vaiheen opiskelijaa ja ohjaava professori.
Ensimmäisellä viikolla oli paljon keskustelua tutkimuksiin liittyvistä aiheista. Ohjaava professori piti minulle luentoja ”keskustelumuotoisesti” tutkimukseeni liittyvistä aiheista, ja näissä kyllä oppi tehokkaasti. Ensimmäisellä viikolla oli myös lähes päivittäin luentoja eri fysiikan osa-alueista. Oman tutkimuksen tekeminen alkoi ensimmäisen viikon alussa. Tavoitteena oli opetella aluksi mittauksessa tarvittavan tietokoneohjelmiston käyttöä, sekä mittausjärjestelmän toimintaperiaatetta ja sen ymmärtämiseen tarvittavaa fysiikkaa.
Toisella viikolla aloin valmistelemaan mittauslaitteistoa tutkimusta varten. Suunnittelimme ja tulostimme toisen ryhmän kanssa 3D-tulostimella kappaleen,
jonka avulla oli mahdollista mitata tarkemmin koekappaleen sähkönjohtavuutta nelipistemittaus-menetelmän avulla.
Kuvassa 3D-tulostetaan nelipistemittaus-telinettä.
Kuvassa valmis sininen mittausteline.
Kolmannella viikolla aloimme keräämään mittaustuloksia koekappaleen sähkönjohtavuudesta. Tutkimme myös koekappaleen sähkönjohtavuutta lämpötilan funktiona. Tämä tapahtui pudottamalla mittausjärjestelmä nestemäiseen typpeen, jonka lämpötila on noin 77K. Tässä osiossa oli tarkoitus selvittää, kasvaisiko sähkönjohtavuus koekappaleessa lämpötilan laskiessa. Mitattava koekappale koostui grafiiitti-partikkeleista polymeerissä. Kolmannen viikon lopussa aloitin valmistelemaan PowerPoint-esitelmää päätösseminaariin, joka kuului osaksi tutkimusta.
Kolmannella viikolla kävimme myös fysiikanlaitoksen puhdashuoneessa, jossa laitoimme hiilinanoputkia piilevyjen päälle mms. ”spinnaus” menetelmää käyttämällä, jonka jälkeen kuvasimme niitä atomivoimamikroskoopilla.
Kuvassa olemme puhdashuoneessa valmistamassa mittausnäytteitä (piilevyjä, joiden päälle laitoimme hiilinanoputkia).
Kuvassa hiilinanoputkia, jotka otimme atomivoimamikroskoopilla piilevyjen päältä.
Atomivoimamikroskooppi.
Neljännellä viikolla ohjelmassa oli toisten tutkimusryhmiin tutustumista ja niihin liittyvää keskustelua. Tämä viikko oli myös varattu tutkimuksista saatujen tuloksien yhteen keräämiseen ja niiden tulkintaan. Tähän kuului mms. tutkimustulosten virheellisyyden arviointi. Samalla viimeisteltiin esitelmät omista tutkimuksista päätösseminaaria varten. Päätösseminaari oli viimeinen osa tutkimusprojektia, ja siinä esiteltiin omaa tutkimusta muille kesätyöntekijöille, opiskelijoille, professoreille ja muulle fysiikanlaitoksen henkilökunnalle.
Kaiken kaikkiaan kesätyö fysiikanlaitoksella Jyväskylässä oli kivaa. Vaikkakin työ oli välillä melko haastavaa, niin samalla se oli myös antoisaa kun tuli onnistumisen tunteita. Suosittelen kaikkia asiasta kiinnostuneita hakemaan kuukausi fysiikalla -projektiin. Se antoi paljon kokemusta ja oppia tulevaisuuttakin ajatellen. Samalla pääsee myös näkemään yliopisto-elämää omin silmin ja sitä, millaista on tehdä oikeaa tutkimustyötä fysiikan alalla. Haku kesätöihin tapahtuu Jyväskylän Yliopiston nettisivujen kautta. Hakuperusteita ovat mms. matematiikan ja fysiikan kurssien aine-keskiarvot.
