Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

Faculty of Science

 

Recent Submissions

  • Puumi, Jukka (2021)
    An overview on utilization of dual nickel/photocatalyst protocols to conduct aryl-heteroatom cross-coupling reactions is presented. Basic concepts of photocatalysis, including different relaxation pathways, the difference of singlet and triplet states, and parameters used to predict reactivity are first disclosed. The general components used in dual nickel/photocatalyst protocols are presented followed by the discussion on reactivity trends. The reactivity trends are compared with other common aryl-heteroatom cross-coupling protocols (Buchwald-Hartwig-, Ullmann- and Chan-Lam couplings) illustrating the general advantages and disadvantages of each cross-coupling method. The scope of different dual nickel/photocatalyst protocols are then explored, concentrating on cross-coupling of amines, alcohols/thiols and carboxylic acids. The developments in mechanistic understanding on the dual nickel/photocatalyst aryl-heteroatom cross-couplings in recent years are reviewed. It is concluded that photocatalytic single electron transfer-based cycles, proposed for a number of coupling protocols, are very unlikely to take place. It is made clear that, based on the current knowledge, two principle mechanism are reasonable: energy transfer or thermal Ni(I)/Ni(III) cycles. Problems concerning energy transfer mechanisms are also discussed. Finally, applicability of dual nickel/photocatalyst aryl-heteroatom cross-coupling for industrially significant transformations is briefly discussed.
  • Sandström, Joonas (2021)
    Aijala-Metsämonttu volcanogenic massive sulphide ore deposit belongs to Orijärvi regional volcanogenic massive sulphide mineralisation, localised within the schist zone southwestern Finland. Aijala-Orijärvi zone is an island-arc structure formed during the Paleoproterozoic (1895-1891 Ma). The mining operation in Aijala took place in 1949–1958 and Metsämonttu in 1952–1958 and 1964–1974. The Aijala and Metsämonttu deposits were 1 km apart. The main ore types were massive vein-like pyrite, sphalerite, pyrrhotite, chalcopyrite, and galena. The purpose of this thesis was to produce modern geological 3D models of the Aijala and Metsämonttu volcanogenic massive sulphide ore deposits and numerical grade models of the utilised minerals (copper, lead, zinc, silver, and gold) using historical material and to interpret the occurrences and emplacements of precious metals and base metals. In addition, compare the accuracy of the 3D models with digitised historical material. Geological 3D and numerical grade models were created using implicit modelling. Historical data used in this thesis consist of 266 drill holes from Aijala and 274 drill holes from Metsämonttu. Also, 61 mine tunnel maps and 47 cross-sections were used to create the geological models. The Aijala-Metsämonttu volcanogenic massive sulphide ore deposits are in the same stratigraphic zone between the footwall quartz-feldspar-porphyry and hanging wall amphibolite. Sulphide lenses of both deposits are vertically on the south side of the footwall and hanging wall contact. The main host rocks to sulphide ores are skarn and cordierite-gneiss. Several local faults intersect the deposits. The most significant faults displaced overlying blocks to the south in Aijala and to the north in Metsämonttu. The Aijala-Metsämonttu deposit belongs to the Zn-Pb-Cu group. The occurrence style and concentrations of metals vary between deposits. Copper ore is present in Aijala but absent in Metsämonttu, whilst zinc-lead ore is present in Metsämonttu but absent in Aijala. Precious metals occur in both deposits with a companion of base metals. The Metsämonttu deposit is rich in precious metals compared to the Aijala deposit, and the presence of high content of precious metals correlates with the incidence of lead ore. Precious metals concentrations increase from east to west and deeper in Metsämonttu.
  • Rantanen, Aleksi (2021)
    Vulkaanisten kaarten magmaattinen aktiivisuus nostaa maankuoren lämpötilaa ja laskee sen kestävyyttä, mutta näiden muutosten suuruutta tai muutosten erinäisiä tekijöitä, kuten latenttilämpöä, sulamisesta aiheutunutta viskositeetin laskua sekä intruusioiden koostumusta, lämpötilaa ja sulan määrää ei ole laajemmilta osin tutkittu. Pro gradu tutkielman tarkoitus on kvantifioida näitä kuoressa tapahtuvia muutoksia sekä tutkia erinäisten tekijöiden vaikutusta kallioperän kestävyyteen, kuten sitä kuinka kestävyys muuttuu lämpötilan nousun seurauksena kiinteässä tilassa verrattuna siihen miten se muuttuu kiven sulaessa. Näitä näkökulmia tutkitaan mallilla, joka perustuu kaksiulotteiseen lämpöyhtälöön, joka ratkaistaan differenssimenetelmällä. Kuoren kestävyyden muutoksia lasketaan sarjalla yksiulotteisia kuoren kestävyyskriteerimalleja. Kivien sulamislämpötilat saadaan termodynaamisella ohjelmalla, joka laskee sulafraktiot eri paine ja lämpötilaolosuhteissa ja näitä sulia käytetään hyväksi mallissa, joka laskee efektiivisen viskositeetin osittain sulaneelle kivelle. Kuoren kestävyyttä ja lämpötilan muutoksia tarkastellaan tekemällä useampia simulaatioita, jotka jäljittelevät magmaattisen kaaren vulkanismia. Maankuoren integroitu kestävyys laskee magmakammioiden läheisyydessä jo muutaman miljoonan vuoden kuluttua ~80 % eikä tämä arvo muutu huomattavasti jatkuvan magmaattisen aktiivisuuden seurauksena. Magmakammioita ympäröivä maankuori kuitenkin jatkaa heikentymistä koko magmaattisen aktiivisuuden ajan (10 Ma) eikä tämä ei ole ainoastaan seurausta hitaasta lämmönjohtumisesta. Magmaattisen aktiivisuuden päätyttyä maankuori jäähtyy ja kiteytyy, jolloin intruusioiden mekaaniset ominaisuudet saattavat joko heikentää tai kestävöittää kallioperää suhteessa maankuoren alkuperäiseen kestävyyteen riippuen intruusioiden ja niitä ympäröivän kiven mekaanisista ominaisuuksista. Mafiset intruusion kykenevät kestävöittämään kallioperää helpommin syvemmällä, missä kuori alun perin deformoitui plastisesti, kun taas felsiset intruusiot kykenevät mekaanisesti heikentämään maankuorta matalammilla syvyyksillä. Pitkällä aikavälillä intrudoituvan magman lämpötila on vähemmän tärkeä tekijä kuoren kestävyydelle, kuin intruusioiden mekaaniset ominaisuudet. Kiven sulamisella ei näytä olevan huomattavaa vaikutusta kuoren kestävyyden muutoksiin. Suurin osa simulaatioista osoittaa, että kuoren integroitu kestävyys on pudonnut jo yli 99.9 % lämpötilan nousun seurauksena ennen kuin kuori alkaa sulamaan. Jopa äärimmäisimmissä skenaarioissa kuoren sulamisesta aiheutuva integroidun kestävyyden lasku pysyy pääsääntöisesti 0.5 % alapuolella. Mitä enemmän magmassa on sulaa, sitä suurempi vaikutus latenttilämmöllä on kuoren lämpötiloihin. Magmaattisen aktiivisuude aikana intrudoituvalla magmalla minkä sulamäärä on 10–100 %, latenttilämmön osuus lämpötilan noususta on 12–34 %. Latenttilämpö vaikuttaa enemmän kuoren kestävyyteen magmakammioiden läheisyydessä ja laskee kuoren kestävyyttä enemmän magmaattisen aktiivisuuden päätyttyä. Maximissaan latenttilämmöstä aiheutunut kuoren integroidun kestävyyden lasku on 10–30 % magmakammioiden läheisyydessä ja keskiarvo on 5–17.5 % 50 km säteellä magmakammioista, riippuen magman alkuperäisestä sulan määrästä. Tektoniikan kannalta on tärkeää ymmärtää miten magmaattinen aktiivisuus vaikuttaa maankuoren kestävyyteen. Maankuori on heikoimmillaan suoraan magmakammioiden läheisyydessä magmaattisen aktiivisuuden aikana, joka saattaa aiheuttaa paikallisia muutoksia kuoren deformaatiossa ja hiertovyöhykkeiden muodostumisessa, mutta pitkällä aikavälillä intruusioiden koostumus ja niiden mekaaniset ominaisuudet saattavat vaikuttaa huomattavasti kuoren kestävyyteen. Koska kuoren sulamisesta aiheutunut viskositeetin lasku ei ole huomattava tekijä kuoren kestävyydelle, niin muut magmaattiseen aktiivisuuteen ja vulkanismiin liittyvät tekijät ovat todennäköisesti tärkeämmässä osassa, kuten kiven sulamiseen liittyvä tiheyden lasku ja tilavuuden kasvu, joka taas johtaa uusiin maankuoreen syntyviin jännityskenttiin, kallioperän murrosten syntymiseen sekä magman liikkumiseen.
  • Heinonen, Arvo Arnoldas (2021)
    The goal of this work is to describe sheaves as an alternative to fiber bundles in geometric prequantization. We briefly go over geometric quantization of Euclidean space and make a connection with canonical quantization. After this, we look at the connections between covers of a topological space, Grothendieck topologies, and systems of local epimorphisms. Finally, we use these concepts to define sheaves and show how they can be used in prequantization in place of the more traditional fiber bundles to ensure the consistency of locally defined quantities.
  • Dursun, Sahin (2021)
    This thesis focuses on the initial measurements and development of a 1.5K target temperature cryostat to contain all quantum standards in the quantum metrological triangle. Currently, the cryostat can reach 4.2K end temperature with a cryocooler to liquefy helium for cooling experiments related to the quantum standards of SI-units which require 1.5K end temperature and the 1.5K cooling circuit is one of the research questions of the thesis for future development of the cryostat. Measurements included cooling cycles in a helium environment for liquefaction, as well as no load conditions. Results of the experimentation conclude that liquefaction was unsuccessful at this stage, but could be achieved with improved temperature control. The thesis is based on experimental work carried out in VTT technical research center of Finland, during the course of which the cryostat was progressively developed towards the future utility of combining experiments that realize the quantum standards of Ampere, voltage and resistance under a single low temperature experimental platform, the unified quantum standard cryostat.