Browsing by department "Kemian osasto"
Now showing items 1-20 of 39
-
(2019)Polymeric macromolecules have a new class emerging named Dendrimers. These are highly branched and monodispersed materials comprising of three different elements i.e. core, branches and terminal groups. They have an ability of entrapping or conjugating bioactive agents by host-guest interactions and covalent bonding. Due to this distinctive property they have wide range of applications in biomedical and industrial field. Owing to their toxicity problems, the usage of these macromolecules in biological systems is restricted. Recently, Janus amphiphilic dendrimers, a novel division of dendrimers have captivated much importance in pharmaceutical and biomedical areas because of their unique characteristics and structures. Taking these into consideration, the present review has been divided into two parts. The first part has focused on various methods of dendrimer synthesis, drug delivery and targeting. The second half of the review focused on the amphiphilic dendrimers in terms of their synthesis, properties and applications along with future research for clinical applications to resolve health related issues. The objective of this research was the synthesis of JDs up to third generation through divergent method of synthesis. The produced generations hold polyester dendrons as a backbone for the purpose of drug loading. The anhydride of 5-Methyl-2-phenyl-1,3-dioxane-5-carboxylic acid was the main building block of the whole synthesis process. The third generation dendrimers were synthesized successfully. All the main products were produced in decent yield and were isolated by IR and NMR spectroscopic techniques.
-
(2020)Orgaanisen molekyylin hydroksyyliryhmä voidaan suojata asetaalina. Asetaali on happolabiili, ja asetaalina suojattu hydroksyyli voidaan vapauttaa esimerkiksi happohydrolyysillä. Asetaalisuojauksen rakennetta muuttamalla voidaan vaikuttaa sen happostabiilisuuteen sekä suojatun molekyylin lipofiilisyyteen ja kiraalisuuteen. Tämän tutkielman kirjallisuusosassa esitellään erilaisia asetaalisuojaryhmiä ja niiden käyttökohteita oligonukleotidisynteesissä. Päähuomio on suojaryhmien happohydrolyysiominaisuuksissa ja happamien olosuhteiden mahdollisissa haittavaikutuksissa. Haittavaikutuksia voivat olla esimerkiksi fosfaatin migraatio, oligonukleotidiketjun katkeaminen, depurinaatio ja väärän suojaryhmän irtoaminen. Asetaalisuojauksen poistamiseen käytettyjen olosuhteiden havaitaan muuttuneen selvästi aiempaa miedommiksi. Tämän mahdollistaa esimerkiksi asetaalisuojauksen rakenteen muuttuminen synteesin aikana. Asetaalisuojausta on käytetty eniten 2’-hydroksyylin suojaamiseen. Siinä sen tehtävänä on ohjata fosfaatti 3’-hydroksyyliin ja estää sen migraatio synteesin loppuun asti. 5’-hydroksyyli on perinteisesti suojattu muilla happolabiileilla suojaryhmillä. 5’-O-asetaalisuojaus voisi olla perinteisiä suojaryhmiä parempi vaihtoehto helpomman poistettavuutensa vuoksi, mutta käytännön sovelluksia ei esitetä. 3’-hydroksyylin suojaamista asetaalina on käytetty DNA:n monistamiseen PCR-tekniikalla. 2’- ja 3’-hydroksyylit voidaan suojata myös syklisenä asetaalina. Tätä on käytetty terminaalisen nukleosidin suojaamiseen liuoksessa tapahtuvassa oligonukleotidisynteesissä. Kokeellisessa osassa valmistettiin 5’-O-2-isopropoksipropan-2-yylinä suojattuja 2’-deoksiadenosiinia, -sytidiiniä ja -guanosiinia. Ensin nukleosidien 3’- ja 5’-hydroksyylit suojattiin tert-butyylidimetyylisilyylillä. 5’-O-suojaus poistettiin selektiivisesti fosfomolybdeenihapolla tai trikloorietikkahapolla. Asetaalisuojaryhmä liitettiin vedettömissä olosuhteissa reaktiolla 2-isopropyylioksipropeenin kanssa para-tolueenisulfonihapon katalysoimana. Lopuksi 3’-O-silyyli poistettiin tetrabutyyliammoniumfluoridilla. Silyylin liittäminen oli helppo ja suoraviivainen reaktio, ja lisäksi siinä oli hyvä saanto. Selektiivinen silyylin poisto oli helppo ja kohtalaisen nopea suorittaa, mutta saannot olivat välttäviä. Paremmalle menetelmälle olisikin tarvetta. Asetaalisuojauksen liittäminen oli niin nopea reaktio, että sen kulkua ei voitu seurata. Reaktion tiedettiin jäävän kesken, jos reaktioaika on liian lyhyt tai katalyytin määrä on liian pieni. Toisaalta, liian pitkän reaktioajan tai liian suuren katalyytin määrän tiedettiin hajottavan asetaalin. Reaktioaika pidettiin vakiona ja sopiva katalyytin määrä pyrittiin selvittämään testireaktioilla. Saannot jäivät tyydyttäviksi. Testireaktiot ja vedettömät reaktio-olosuhteet tekivät tästä välivaiheesta hieman muita työläämmän. 3’-O-silyylin poistaminen oli suoraviivainen ja helposti totetutettava reaktio, jossa saannot olivat pääasiassa hyviä. Synteesireitin kokonaissaanto jäi useiden välivaiheiden vuoksi välttäväksi. Tämän synteesireitin saantoa voitaisiin parantaa välivaiheita kehittämällä.
-
(2019)The large variety of shapes, functions, and conformations of proteins explains the challenges in protein identification and separation in solution. Gel electrophoresis, and more specifically SDS-PAGE, is an established technique applied to large proteins. Capillary gel electrophoresis offers the advantage of miniaturization coupled with higher speed of analysis and sample throughput. Protein analysis in silica capillaries is affected by the presence of charges on the silica surface, causing absorption, reliability and repeatability issues. Electroosmotic flow may also contribute, requiring buffer additives such as sodium dodecyl sulphate and dynamic or permanent coatings on the capillary wall. Coatings employed in capillary zone electrophoresis can be neutral or charged. They include copolymers such as poly((1-vinylpyrrolidone)-co-(2-dimethylaminoethyl methacrylate)), polyacrylamide, diazoresin as a coupling agent to form covalently bound coatings with polyvinyl alcohol, carboxyl fullerene and graphene oxide, and proprietary coatings. Capillary gel electrophoresis offers the advantages of a sieving matrix to enhance the separation of large proteins with similar charge-to-mass ratio. Dilute and semi-dilute polymer solutions with or without self-coating properties can be employed, such as polyacrylamide, polydimethyl acrylamide, and hydrophilic cellulose derivatives such as hydroxypropyl cellulose and hydroxyethyl cellulose. UV detection is enhanced by stacking techniques such as field-amplified sample stacking and the addition of sodium chloride to the sample. The focus of experimental laboratory works for this thesis was the identification of BSA, the lipoproteins HDL and LDL, and an apolipoprotein ApoB-100 using capillary gel electrophoresis. The polymer solution employed was cross-linked polyacrylamide. Instrumental factors such as run voltage, injection type, presence of sieving matrix and SDS in the BGE, sample concentration and presence of NaCl in the sample were examined. Repeatability was an issue throughout the study caused by current instability, although SDS in the BGE and addition of NaCl to the sample prior to injection had a positive effect. Stability of the BGE and the sieving matrix, together with addition of NaCl to the sample could be explored further.
-
(2019)Atomic layer deposition (ALD) is a promising processing method for the next generation semiconductor devices. Major advantages of ALD include conformality, uniformity over large areas, precise thickness control, repeatability and high quality of films produced. ALD thin film deposition is done inside an ALD reactor. Typical construction materials of ALD reactors include metal alloys such as stainless steel, aluminum and titanium. These materials contain multiple metallic elements that can be detrimental to the performance, reliability and yield of semiconductor devices. In order to process semiconductor devices with ALD, metal impurity levels originating from the ALD reactor must be controlled. Allowed levels of metal impurities in semiconductor processing are stringent and showing a tightening trend. This has led into the development of new methods for contamination control together with the adoption of more sensitive and robust detection methods for metallic impurities, such as inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). This master thesis focuses on the metallic impurities originating from an ALD reactor and their prevention with ALD coatings. Three typical construction materials, aluminum, titanium and stainless steel were examined. The studied coatings were ALD deposited aluminum oxide (Al2O3), hafnium oxide (HfO2) and their nanolaminate (Al2O3/HfO2). The ability of the coatings to prevent metal impurity transfer from the metals to silicon substrates through the gas phase was studied by exposing the coated metals to two ALD precursors, trimethyl aluminum (TMA) and tris(dimethylamino) cyclopentadienyl hafnium (CpHf(NMe2)3). Metal impurity concentrations on silicon were measured with ICP-MS. Since academic literature concerning control of metal contamination from ALD reactors does not directly exist, the literature part of this thesis was based on relevant related topics. The selected topics included the development of semiconductor industry, role of ALD in this development and new ALD materials and chemistries required. Additionally, protective ALD films and the effects of metal impurities in semiconductor products were reviewed. The overall conclusion of this study was that the ALD coatings provide a worthy solution for metal contamination control. Some differences between the passivation efficiencies of different metal – coating systems were found.
-
(2020)High-quality thin films deposited by Atomic layer deposition (ALD) are key components in numerous modern technological applications. The technique is extensively used in the semiconductor and photovoltaic industry, for example. ALD is an excellent technique for thin film deposition due to its characteristic self-limiting surface reactions that allow a reproducible, conformal, and precisely controlled coating on a substrate. Numerous new ALD materials are developed each year to advance technological innovations to new levels. However, occasionally a desired material cannot be produced directly by ALD. To still obtain the impressive features of ALD, an ALD thin film can be transformed chemically or physically in a manner that preserves the film-like structure of the original layer. This thesis explores these types of ALD film transformations, or conversions, by attempting the conversions of atomic layer deposited Al2O3 from a two-dimensional film to a tree-dimensional film structure, Ru to RuO2, Re to ReO3, ZnO to ZIF-8, and ZrOx to UiO-66 films. Current preparation methods, common applications, and general properties of these five materials are explored in the literature review. This provides an insight on some of the key features of the fabrication of these materials and what value the thin film structure brings them. It also highlights the challenges that are encountered regarding these processes. If the material has been obtained through conversion of an ALD thin film, the process is reviewed with detail. Additionally, the literature review explains the basics of conversion reactions as well as fundamentals of ALD. The experimental section focuses on studying and optimizing the distinct challenges as well as explores new methods for fabricating the materials through the conversion of ALD thin films. Conversion of zirconium oxide thin films to UiO-66 under terephthalic acid vapor was attempted with modest results. Ru thin films were converted into crystalline RuO2 under ambient and O2 atmospheres successfully and the processes seem promising for further research. Re and ReNx films were partially converted to ReO3 under O2, O3 and humid environments. The continuity of these films proved to be problematic. Factors affecting the formation of ZIF-8 and Al2O3 “grass" in the conversions of ZnO under 2-methylimidazole vapor and Al2O3 under heated water, respectively, were assessed, and the optimization of these processes was studied.
-
(2019)We humans utilise many kinds of chemicals, some of them are safe to use and some of them are dangerous to use. There are chemicals that fall into grey area in the terms of safety. Surfactants are one of them. They are used abundantly and they find their ways to the environment. It is an established fact that surfactants can more or less hinder normal functions of cells, and in the worst cases can cause cell deaths. Despite of this, it is not completely understood what harm surfactants can do to the living organisms in the environment. We live and work in houses that are cleaned with washing chemicals and surfactants. Recently, surfactants were supposed to exist in indoor air, and new studies prove this hypothesis. Literature explains that there might be the possibility that surfactants can adsorb into aerosols. However, analysis methods capable to be used directly for determination of surfactants in aerosol condensate samples are not available. In this M.Sc. thesis a new surfactant determination method was developed with capillary electrophoresis using UV detection and tetraborate complex formation. First surfactant determination methods, found from the literature for environmental samples were reviewed and described in this M.Sc. thesis. Then their suitability for experimental studies was evaluated. Among many options, capillary electrophoresis coupled with ultraviolet detection was selected. The method was developed for determination of didecyldimethylammonium chloride (DDAC) and polyethylene glycol monoalkyl ether (Genapol X-80), which are representatives of cationic and nonionic surfactans, respectively, and represent the surfactants in cleaning chemicals. In the experimental work method development was focused on composition of the electolyte solutions, since they played an important roles in separation and sensitivity of the analytes. First Tricine was selected for electrolyte, because it provided the best responses in the preliminary tests. However, in the later studies it, unfortunately, proved to be unsuitable for the determination of cationic and nonionic surfactants. Therefore, in accordance with published literature tetraborate electrolyte was chosen. As application studies, we demonstrated that the studied surfactants are present in water vapour by analysing seperately DDAC and Genapol X-80 in collected water condensates by laboratory scale piloting tests.The developed method was also applied to authentic samples of indoor water condensates and washing solutions that were collected from two elementary schools with air quality issues. Surfactants were detected in these samples too.
-
(2020)Tämän tutkimuksen aiheena oli kehittää elektroniikkateollisuuteen liimoja, joilla on keskenään erilaiset elastiset moduulit. Tavoitteena oli muokata liimojen ominaisuuksia muuttamalla käytettyä siloksaanipohjaista polymeeriä. Ensimmäisessä vaiheessa difenyylisilaanidiolista (DPSD) syntetisoitiin dimeerejä ja trimeerejä; bis-DPSD:a ja tris-DPSD:a. Toisessa vaiheessa syntetisoitiin moolilmassaltaan pieniä kopolymeerejä, joiden synteesiin käytettiin kolmea edellämainittua DPSD:a tetrametoksisilaanin (TMOS) ja trimetoksi[2-(7-oksabisyklo[4.1.0]hept-3-yl)etyleeni]silaanin (ECHETMOS) reaktiossa. Ensimmäiseen kopolymeeriin käytettiin DPSD:a, toiseen dimeeristä bis-DPSD:a ja kolmanteen trimeeristä tris-DPSD:a. Kolmannessa vaiheessa kopolymeereistä valmistettiin liimaa lisäämällä kopolymeereihin täyteaineita, additiiveja ja katalyyttiä, jolla valmis liima saatiin kovetettua. Valmis liima saadaan ristisilloittumaan lämpökatalyytillä, kun ECHETMOS:n epoksiryhmät aukeavat ja reagoivat renkaanavautumispolymerisaatiossa. Tutkimuksen kirjallisessa osuudessa perehdyttiin siloksaani- ja silseskvioksaanipolymeerien reaktioihin, sovelluksiin ja niistä valmistettujen materiaalien ominaisuuksiin. Siloksaani- ja silseskvioksaanipolymeerejä käytetään elektroniikkateollisuudessa optisissa sovelluksissa. Ensin keskityttiin silaanien ja siloksaanien optisten ominaisuuksien tutkimukseen. Tämän jälkeen tutkittiin difenyylisilaanidiolin vaikutusta optisiin sovelluksiin käytetyissä siloksaanipolymeereissä. Dimeeristen ja trimeeristen difenyylisilaanidiolien oletettiin vaikuttavan valmiin liiman elastiseen moduuliin, koska ne ovat selvästi pidempiä ja jäykempiä yksiköitä verrattuna monomeeriseen DPSD:n. Työssä kuitenkin havaittiin, että DPSD:n kondensaatioreaktio trimeeriksi ei onnistunut toivotusti. Sen sijaan osoittautui, että tris-DPSD muodosti ainoastaan rengasmaisia rakenteita lineaaristen sijaan, jolloin tris-DPSD:ssa ei ollut jäljellä enää yhtään vapaita OH-ryhmiä, joiden avulla polymeeriä olisi voinut muodostua. Sen takia trimeerien vaikutusta polymeerin rakenteen jäykkyyteen ei päästy tutkimaan. Bis-DPSD säilyi lineaarisena, mutta tris-DPSD:a muodostui kaikissa reaktioissa, joista saatiin bis-DPSD:a. Käytännössä tämä aiheutti kovettumisongelmia liimoissa, koska liimoihin jäi tällöin aina myös monomeerista tris-DPSD:a, eli materiaalia ei saatu täysin ristisilloitettua. Monomeerista DPSD:a käyettäessä kopolymerointi TMOS:n ja ECHETMOS:n kanssa onnistui, ja tästä kopolymeeristä saatiin mekaanisesti kestävää liimaa.
-
(2019)As more nuclear power plants around the world face shut down and decommissioning in coming years, a need for methods to separate and analyse difficult-to-measure radionuclides is increasing. This work presents a brief overview of difficult-to-measure radionuclides and waste types of interest to Finnish nuclear power plant operators, with various methods developed to analyse them. Also included is information about research and analysis methods used by various Finnish organizations. Aside from literature overview, the results from laboratory work that was conducted are also included. An analytical method to simultaneously determine 55Fe and 63Ni in pressure vessel steel from BWR and VVER type reactors was tested. The method consisted of separation of iron and nickel from other metals and each other by hydroxide precipitation and anionic ion exchange chromatography, followed by purification of nickel with dimethylglyoxime complexation. Poor recoveries and low decontamination factor of 60Co led to abandonment of the method and adoption of different separation procedure based on anion exchange in HCl-acetone medium. In the second method Fe and Ni were separated from cobalt and each other by loading them to anion exchange column that had been preconditioned with a 9:1 mixture of acetone and HCl. Iron forms a complex with acetone that is not absorbed on anion exchange resin, while nickel and cobalt are both absorbed. Nickel was eluted with a 7:2 mixture of acetone and HCl, separating it from cobalt. Radioactivity of 55Fe and 63Ni was determined with liquid scintillation counting, while chemical yield was determined with atomic emission spectroscopy.
-
Intramolekulaariset, hapettavat ja metallivapaat C(sp2)-H-sidoksen aminaatiot 1H-indolisynteeseissä (2019)Indolijohdannaiset ovat tärkeitä heterosyklejä, koska niillä on paljon sovelluksia materiaali- ja lääketieteessä. Niille on ole-massa lukuisia erilaisia synteesimenetelmiä. 2-Alkenyyliamiinien C-N-kytkentäreaktio on suoraviivainen ja tehokas tapa syntetisoida indolijohdannaisia. Näissä reaktioissa on usein käytetty katalyyttinä jotain siirtymämetallia, kuten palladiumia tai ruteniumia, mutta viime vuosina niiden rinnalle on tarjottu myös metallivapaita katalyyttejä. Tämän tutkielman kirjallisen osuuden ensimmäisessä osassa tarkastellaan intramolekulaarisia, hapettavia ja metallivapaita C-H-sidoksen aminaatioreaktioita 1H-indolisynteeseissä. Toisessa osassa perehdytään lyhyesti aktiivihiilen rakenteeseen, rakenteen modifiointiin, funktionaalisten ryhmien karakterisointiin ja aktiivisten ryhmien katalyyttisiin ominaisuuksiin. Tutkimusosassa näytetään, että eri lailla substituoidut aryyliamiinit voidaan hapettaa modifioidulla aktiivihiilellä ja terminaalisena hapettimena toimivalla molekulaarisella hapella indolijohdannaisiksi hyvillä saannoilla. Lisäksi tutkimusosassa on optimoitu karbokatalyysireaktioiden olosuhteet tilastollisia menetelmiä apuna käyttäen.
-
(2020)Tutkielma käsittelee kasvien lignoselluloosaa yleisellä tasolla painottuen kuitenkin melko vähän hyödynnetyn, mutta toisiksi runsaimmin luonnosta löytyvän makromolekyylin, ligniinin rakenteeseen, synteesiin sekä hajoamisreaktioihin. Tämän lisäksi tarkastellaan lignoselluloosassa esiintyvien esterisidosten merkitystä ligniinien sekä hiilihydraattien välillä. Lignoselluloosassa esiintyvien esterisidosten roolista on vielä paljon selvitettävää, sillä nämä sidokset ovat sekä lignoselluloosan rakenteen että sen biokatalyyttisen hajottamisen kannalta merkittäviä. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään lignoselluloosan koostumus, jonka jälkeen esitellään lyhyesti jo paremmin tutkitut selluloosa ja hemiselluloosa ja keskitytään pääasiassa ligniiniin, ligniini-hiilihydraatti komplekseihin (LCC) sekä näiden rakenteiden syntyyn ja entsymaattiseen hajottamiseen. Esittelyssä käsitellään lisäksi keskeisiä entsyymeitä, jotka näiden rakenteiden hajottamiseen osallistuvat. Kokeellisessa osuudessa keskityttiin entsymaattisella puolella pelkästään esteraaseihin. Tutkittavana ferulasokeriseos-malliaineen esterisidosten hajottaminen pääasiassa neljällä esteraasilla (AnFAE A, B, C ja D). Malliaine syntetisoitiin ferulahaposta ja metyyli-α-D-glukopyranosidista suojaamalla vain ferulahaposta ylimääräinen hydroksi-ryhmä ja antaen reaktion vapaasti substituoida sokerin vapaita ryhmiä luoden isomeerisen metyyli feruloyyli-α-D-glukopyranosidiseoksen, jossa ferulahappo on sitoutunut esterisidoksella joko sokerin 2-, 3-, 4-, tai 6-asemaan. Malliaineen lisäksi tutkittiin esteraasien aktiivisuutta ja substraattispesifisyyttä käyttäen substraattina kymmenetä erityyppistä kanelihapon metyyli- tai etyyliesteriä.
-
(2020)Huoli vähentyneestä kiinnostuksesta kemian opiskelua kohtaan on ollut kansainvälisesti esillä viime vuosina etenkin kestävyysvajeeseen liittyvien globaalien ongelmien kontekstissa. Tästä syystä yksi opetussuunnitelmien uudistajien tärkeimmistä tavoitteista kansainvälisesti onkin tehdä luonnontieteistä kiinnostavampia ja relevantimpia oppilaille. Kiinnostuksen tukeminen on listattu kemian opetuksen tavoitteeksi myös kansallisella tasolla peruskoulun sekä lukion opetussuunnitelmien perusteissa. Viime vuosina opetuksen tutkimuksessa on korostunut myös ajatus siitä, että tiedeopetuksessa tulisi korostaa etenkin niitä taitoja, joita nykymaailmassa tarvitaan (engl. 21st century skills). Tämä tarkoittaa muun muassa ajattelutaitojen ja luovuuden korostamista tiedeopetuksessa. Jotta jatkossakin voitaisiin turvautua luovien kemianosaajien ammattitaitoon kestävyysongelmien ratkaisemiseksi, on tärkeää pyrkiä ymmärtämään, millä tavoin lasten ja nuorten kiinnostusta ja luovuutta voidaan tukea, sekä kehittää konkreettisia oppimiskokonaisuuksia tukemaan kiinnostuksen ja luovuuden kehitystä. Myös non-formaalien oppimisympäristöjen tärkeä rooli tiedeopetuksessa on ollut esillä viime vuosina, ja tiedeopetusta on ehdotettu järjestettävän koulujen ohella myös muualla. Kiinnostuksen ja motivaation tukeminen sekä merkityksellinen oppiminen ovat non-formaalin opetuksen tärkeitä tavoitteita. Kiinnostusta kemiaa kohtaan pyritään tässä pro gradu -tutkielmassa tukemaan eheyttävästi taiteen avulla tiedekerho-oppimisympäristössä. Kemian ja taiteen yhdistämistä ei ole ennen tutkittu non-formaalissa kontekstissa, mutta se on tutkitusti perusteltua kiinnostuksen tukemisen, ajattelutaitojen kehittymisen sekä merkityksellisen oppimisen näkökulmasta. Non-formaalia opetusta on tärkeää kehittää formaalin opetuksen rinnalla, jotta oppilaille voidaan tarjota mahdollisuuksia kiinnostua kemiasta myös koulun ulkopuolella. Tämä pro gradu -työ on toteutettu kehittämistutkimuksena, jossa on kehitetty aiemmasta tutkimuskirjallisuudesta nousseiden asioiden pohjalta kiinnostusta tukeva tiedettä ja taidetta eheyttävä tiedekerhokokonaisuus sekä tutkittu millaiset asiat ja työtavat tiedekerhossa herättivät kiinnostusta tukevia kokemuksia kerholaisissa. Tutkimuksessa vastattiin seuraaviin tutkimuskysymyksiin: 1) Millaisia asioita on otettava huomioon, kun suunnitellaan kemiaa ja taidetta eheyttävää, kiinnostusta tukevaa tiedekerhoa? 2) Millainen on kiinnostusta tukeva kemiaa ja taidetta eheyttävä tiedekerho? sekä 3) Millaiset asiat ja työtavat kemiaa ja taidetta eheyttävässä tiedekerhossa herättivät kiinnostusta tukevia kokemuksia kerholaisissa? Ensimmäiseen tutkimuskysymykseen vastattiin teoreettisen ongelma-analyysin sekä empiirisen ongelma-analyysin pohjalta. Tarveanalyysiin kerättiin aineistoa kerholaisten vanhemmilta sähköpostikyselyn avulla. Todettiin, että tiedekerhon suunnittelussa on tärkeää ottaa huomioon minäpystyvyyden tukeminen, toiminnallisten työtapojen kuten projektioppimisen käyttö sekä tutkimuksellisuuden hyödyntäminen, relevanssi, kemian ja kuvataiteen eheyttäminen, sekä sosiaaliset aspektit. Näiden pohjalta suunniteltiin toiseen tutkimuskysymykseen vastaten kuuden kerhokerran mittainen kemiaa ja kuvataidetta eheyttävä tiedekerho, johon sisällytettiin projektioppimista sekä tutkimuksellisia töitä. Kolmanteen tutkimuskysymykseen liittyvä aineisto kerättiin semistrukturoitujen ryhmähaastattelujen avulla. Kohderyhmänä olivat haastattelukerralla paikalla olevat 3.-6.-luokkalaiset kerholaiset (N = 12). Litteroidulle haastatteluaineistolle tehtiin aineistolähtöinen sisällönanalyysi pelkistämällä aineisto ja ryhmittelemällä analyysiyksiköt alaluokkiin. Tutkimuksessa todettiin, että kerholaiset kokivat kiinnostavaksi etenkin kemian ja taiteen yhdistämisen, siihen liittyvän taiteellisen vapauden, tutkimukselliset työtavat, joissa korostui oppijan autonomia, onnistumisen kokemukset, joita he saivat kemian ja kuvataiteen parissa, ympäristönäkökulmat, linkit arkielämään, sekä esteettiset näkökulmat. Myös kemiallisten reaktioiden yllättävyys ja tarinat koettiin kiinnostaviksi. Lopputuloksena todettiin teoreettisen ongelma-analyysin pohjalta, että asiat ja työtavat, jotka kerholaisissa herättivät kiinnostusta tukevia kokemuksia, ovat linjassa aiemman tutkimuskirjallisuuden kanssa. Tämän tutkielman tuloksia voidaan tulevaisuudessa käyttää pohjana tutkimukselle, jolla pyritään paremmin ymmärtämään tieteen ja taiteen eheyttämiseen liittyviä asioita kiinnostuksen näkökulmasta. Jatkossa olisi syytä tutkia tarkemmin sitä, millaiset tavat eheyttää kemiaa ja taidetta ovat mielekkäimpiä kiinnostuksen tukemisen näkökulmasta. Tämä pro gradu -tutkielma on keskittynyt lähinnä kemian ja kuvataiteen eheyttämiseen, mutta kuvataiteen lisäksi kemian opetuksessa olisi syytä tutkia myös muiden taidemuotojen eheyttämisen hyötyjä monipuolistamaan opetusta, tukemaan kiinnostusta, sekä tarjoamaan onnistumisen kokemuksia nuorille myös non-formaalissa kontekstissa.
-
(2019)Lukion opetussuunnitelma uudistettiin vuonna 2015, mikä johti tarpeeseen kehittää opetussuunnitelman toteutuksen tueksi uusia opetusmateriaaleja. Tässä kehittämistutkimuksessa kartoitetaan opettajien mielipiteitä ja tarpeita ja luodaan niiden pohjalta materiaalia tutkimuksellisen kokeellisuuden tekemiseen lukion kemian kursseilla. Kokeellisuus voidaan jakaa neljään tasoon sen mukaan, miten paljon vastuuta oppijalle annetaan tutkimuskysymyksen, työn toteutuksen ja tulosten tulkinnan osalta. Tasolla 0 opettaja määrittää nämä kaikki kolme, mukaanlukien kokeellisen työn oikean lopputuloksen. Tasolla 1 opettaja määrittää tutkimuskysymyksen ja työn toteutuksen, mutta jättää tulosten tulkinnan oppijalle. Tasolla 2 opettaja määrittää tutkimuskysymyksen, mutta työn toteutus ja tulosten tulkinta jää oppijalle. Tasolla 3 kaikkien osaalueiden vastuu on siirretty oppijalle. Tasot 1-3 lasketaan tutkimukselliseksi kokeellisuudeksi, sillä niissä annetaan oppijalle aktiivinen rooli tutkimuksen teossa. Tässä tutkielmassa käytettiin menetelmänä kehittämistutkimusta, jonka ongelma-analyysinä toteutettiin kysely lukion kemian opettajille. Yhteensä 63 opettajaa vastasi kyselyyn ja tulosten perusteella arvioitiin opettajien käsityksiä tutkimuksellisuudesta sekä toiveita uusien tutkimuksellisten töiden osalta. Kyselyyn pystyi vastaamaan suomeksi tai ruotsiksi. Opettajien toivomista aiheista tiivistettiin aineistolähtöisen analyysin keinoin lista toivotuimmista aiheista uusille tutkimuksellisille töille sekä selostukset tutkimuksellisuuden hyödyistä ja haasteista. Näihin tuloksiin pohjautuen valittiin kaksi aihetta, joihin kehitettiin tutkimukselliset kokeelliset työohjeet. Työohjeita testattiin Kemianluokka Gadolinissa vierailevien lukioryhmien kanssa ja paranneltiin opiskelijoiden palautteen sekä ohjaajan havaintojen pohjalta. Opettajien kaksi eniten toivomaa töiden aihetta olivat orgaaniset reaktiot sekä aineen ominaisuudet. Ensimmäiseen aiheeseen kehitettiin tutkimuksellinen työ etanolin hapettumisesta. Työssä hapetetaan etanolia hehkuvalla kuparilangalla ja verrataan saatua reaktiotuotetta opiskelijoiden valitsemiin vertailunäytteisiin. Lopullinen työohje on tasolla 1, sillä siinä annetaan aika tarkat ohjeet hapetusreaktioon sekä aineiden tutkimiseen Tollensin reagenssin avulla. Toiseksi työksi valikoitui kasvien väriaineiden uutto, jonka toteutus onnistuu täysin myrkyttömillä aineilla. Työn ohjeistus säädettiin tasolle 2, jolloin opettaja antoi tutkimuskysymyksen ja valikoiman välineitä ja reagensseja. Opiskelijat pääsivät soveltamaan osaamistaan erotusmenetelmistä ja tutkimaan poolisuuden merkitystä käytännössä. Kyselyn tuloksista ilmeni, että opettajat käyttivät kokeellisuutta pääosin tasoilla 0 ja 1. Opettajat tunnistivat tutkimuksellisen lähestymistavan hyödyt muun muassa opiskelijoiden motivointina, teorian havainnollistamisen keinona ja vaihteluna opetukseen. Suurimpia tutkimuksellisuuden haasteita olivat rajalliset resurssit, opiskelijoiden ominaisuudet sekä kokeellisen työn ominaisuudet. Näihin kuuluivat muissakin tutkimuksissa esiin nousseiden suurten ryhmäkokojen ja ajanpuutteen lisäksi huoli opiskelijoiden kykyjen ja motivaation riittävyydestä. Opiskelijoiden ominaisuuksiin vetoaminen tutkimuksellisen työskentelyn haasteena on uusi ilmiö, jota varmasti kannattaisi tutkia enemmän. Kehittämistutkimukselle tyypilliseen tapaan aineistoa kertyi paljon ja siitä jouduttiin rajaamaan osia pois järkevän kokonaisuuden luomiseksi. Jotta kehittämissykli kulkisi lähtötilanteeseen saakka, olisi tutkimusta pitänyt jatkaa vielä selvittämällä opettajien mielipiteet luoduista työohjeista. Tutkimus jää kuitenkin opiskelijoiden palautteen tasolle. Jatkotutkimuksen kannalta mielenkiintoisia esiin nousseita aiheita olivat esimerkiksi voidaanko opettajien käsitystä opiskelijoiden kyvystä tehdä tutkimuksellisia töitä muuttaa koulutuksen avulla tai miten paljon suomenkielisten ja ruotsinkielisten opettajien näkemykset ja käytännöt eroavat toisistaan tutkimuksellisuuden osalta.
-
(2020)Ylioppilaskirjoitusten sähköistämishanke toteutettiin vuosina 2016–2019. Kemian ylioppilaskokeen sähköinen suorittaminen herätti keskustelua hankkeen alusta asti, sillä vaikeuksia tuotti sopivan molekyylimallinnusohjelmiston saaminen osaksi Abittia ja koejärjestelmää. Keväällä 2017 Ylioppilastutkintolautakunta ilmoitti lisäävänsä MarvinSketch- mallinnusohjelmiston osaksi Abittia ja ylioppilaskoejärjestelmää. MarvinSketch-ohjelmistoa ei ollut juuri käytetty ennen tätä, joten suurin osa opettajista on joutunut ja joutuu edelleen omaksumaan ohjelmiston käytön alusta alkaen. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millaisia huolenaiheita kemian opettajat kokevat MarvinSketch-ohjelmiston omaksumisen aikana. Tutkimusta ohjasi kolme tutkimuskysymystä: 1) Millaisia huolenaiheita eritasoiset MarvinSketch-ohjelmistoa käyttävät kemian opettajat kokevat ohjelmiston käytössä? 2) Millaisia huolenaiheita kemian opettajat kokevat MarvinSketch-ohjelmiston käytössä opetuskokemuksen mukaan eriteltynä? 3) Millaisia huolenaiheita kemian opettajat kokevat MarvinSketch-ohjelmiston käytössä tarkasteltaessa käyttötason ja opetuskokemuksen yhdistelmiä? Tulosten perusteella on tarkoitus kehittää opettajille suunnattuja MarvinSketch-koulutuksia. Tutkimus toteutettiin kyselylomaketutkimuksena, huolenaiheisiin perustuvan omaksumismallin pohjalta kehitetyn huolenaihekyselyn avulla. Kysely toteutettiin vuosien 2017–2018 aikana ja siihen vastasi 111 kemian opettajaa. Tulokset analysoitiin kvantitatiivisesti huolenaihekyselylle kehitetyn analysointimatriisin avulla. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että kemian opettajat kokevat suurta huolta MarvinSketch- ohjelmiston käytöstä ja ohjelmistoon liittyvistä henkilökohtaisista asioista. Ohjelmiston vaikutukset opiskelijoihin tuottavat pienintä huolta. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että opettajat haluavat tietoa ohjelmiston perusominaisuuksista ja käyttövaatimuksista sekä siitä, miten ohjelmistoa käytetään pedagogisesti mielekkäällä tavalla.
-
(2020)Tämän tutkimuksen tarkoituksena on ollut tutkia kemian opetuksen haasteita vaativan erityisen tuen luokissa opettajien kokemana. Luonnontieteiden ymmärrys on tärkeää yksilön tietoyhteiskunnassa täysvaltaisena jäsenenä toimimisen kannalta. Koulun tehtävänä on pyrkiä herättämään kiinnostus luonnontieteisiin ja ympäröiviin yhteiskunnallisiin aiheisiin. Opiskeluunsa tukea vaativien oppilaiden määrä on kasvussa samalla kun pienluokkia pyritään vähentämään. Tutkimustietoa erityisopetuksessa olevien oppilaiden saamasta kemianopetuksesta on kuitenkin vain vähän saatavilla. Tämän pro gradun tarkoituksena on koota tietoa tätä marginaaliryhmää opettavien opettajien kemian opetuksen kokemuksista. Tutkimus toteutettiin tapaustutkimuksena, jonka kohdejoukon muodostivat yläkoulun vaativan erityisen tuen piirissä oleville opiskelijoille kemiaa opettavat opettajat. Tutkimuksen aineisto on kerätty sähköisenä lomakekyselynä syys- ja lokakuussa 2020. Tutkimuksen tavoitteet määriteltiin tutkimuskysymyksittäin, jotka olivat: 1. Kokevatko opettajat kemian opettamisen mielekkääksi? 2. Mitä mahdollisuuksia ja haasteita kemian opetukseen liittyy? 3. Toteutuuko yhdenvertaisuus opetuksessa? Vastauksia saatiin 46 opettajalta. Tutkimuskysymykset analysoitiin laadullisen analyysin keinoin. Tutkimuksen hypoteesit ja niiden pohjalta luodut tutkimuskysymykset toivat esille merkittäviä haasteita vaativan erityisen tuen kemian opetuksessa. Kemian opiskelu koettiin yleisesti ottaen oppilaille hyödylliseksi erityisesti arjen ja ajattelun taitojen kehittymisen kannalta. Vastaukset kuitenkin osoittavat, että vaativan erityisen tuen oppilaiden kemian opetuksen resurssit ovat merkittävästi yleisopetuksen resursseja heikommat, minkä koetaan muodostuvan haasteeksi kemian opetukselle. Resurssien heikkous heijastui opettajien kokemaan opetuksen mielekkyyteen. Tulosten perusteella korostui myös aineenopettajien ja erityisluokanopettajien yhteistyön merkitys oppilaiden yhdenvertaisen opetuksen mahdollistajana. Oppilaat voivat saada yhdenvertaista, muiden ikäistensä tasoista kemian opetusta vain, jos vaativan erityisen tuen opetuksen edellytykset voidaan taata riittävällä tasolla kaikilla opetuksen osa-alueilla.
-
(2019)Tämän tutkimuksen tarkoituksena on ollut tutkia Suomen kemian opetuksen nykytilaa kemian opettajien näkökulmasta sekä verrata tilannetta kymmenen ja 20 vuotta sitten saatuihin tuloksiin. Tutkimalla aineenopettajien kokemuksia ja mielipiteitä, saadaan selville nykytilanne kemian opetuksesta ja sen haasteista. Tutkimuksen tavoitteena oli saada tietoa opettajille, täydennyskouluttajille ja muille koulumaailman henkilöille sekä kemian opettamisen kehittämisestä kiinnostuneille. Esimerkiksi opetussuunnitelman perusteiden kehittämisryhmä voi saada hyötyä tuloksista. Tämän tutkimuksen pääkysymykset olivat: 1. Mikä on kemian opetuksen nykytilanne Suomessa kemian opettajien näkemysten mukaan? 2. Miten kemian opetus on muuttunut Suomessa viimeisen kymmenen ja 20 vuoden aikana kemian opetuksen lähtökohtien, kokeellisuuden, työtapojen, yhteistyön sekä haasteiden ja kehittämisideoiden suhteen? Tutkimus tehtiin Suomessa kemiaa opettavien näkökulmasta. Tutkimukseen osallistuneista 79 prosenttia oli opettanut kemiaa yli viisi vuotta. Suurimmalla osalla tutkimukseen vastanneista oli kemian tuntien osuus suurin tai toiseksi suurin opetustunneista. Opettajat opettivat erikokoisilla paikkakunnilla ja kouluissa, jotka olivat eri puolilla Suomea. Opettajat vastasivat kyselyyn joko paperisen tai verkossa olevan kyselylomakkeen kautta. Kyselylomake sisälsi 49 kysymystä, jotka oli tehty aikaisemman tutkimuslomakkeen avulla. Lomakkeessa oli sekä suljettuja että avoimia kysymyksiä. Kysymyksistä laskettiin frekvenssit ja prosentit. Tutkimus osoittaa, että kemian opetuksen lähtökohdat ovat osittain parantuneet kuluneen kymmenen vuoden aikana kokeellisuuden ja työtapojen osalta. Opettajien käyttämät työtavat ovat monipuolistuneet. Yhteistyö ulkopuolisten tahojen kanssa on kasvanut ja monipuolistunut. Tutkimus tuo esille myös uusia opetuksen kehittämishaasteita. Lisätukea tarvitaan edelleen resursseihin, tiloihin, välineisiin ja oppimateriaaleihin. Täydennyskoulutukseen osallistuneiden opettajien määrä on kasvanut kuluneen kymmenen vuoden aikana, kuitenkin noin kolmannes opettajista jättää käymättä täydennyskoulutuksissa. Suurin osa opettajista toivoi koulutusta erilaisista mittausohjelmista, kemian teknologiasta ja molekyylimallinnus- ja piirto-ohjelmistoista. TVT- ja sähköiset asiat ovat uusi kehittämisalue. Sähköiset välineet ovat tulleet käyttöön muun muassa sähköisten ylioppilaskirjoitusten takia. Myös peruskoulussa ollaan otettu sähköiset välineet käyttöön ja niiden käyttöä täytyy harjoitella peruskoulun jälkeisiä opintoja varten. Oman työn kehittäminen oli myös yksi toivotuista koulutusaiheista. Opettajien tukeminen täytyy huomioida niin peruskoulutuksessa kuin täydennyskoulutuksissakin. Näiden koulutusten välissä on tärkeä huomioida opettajien induktiovaihe nuorena tai juuri valmistuneena opettajana. Vanhempien opettajien tekemä perehdytys tuoreelle opettajalle, eli mentorointi työelämään siirtyessä vaikuttaa myös merkittävästä opettajien kehittymiseen. Taitava ja oppilaita innostava opettaja vaikuttaa suuresti siihen, miten kiinnostus kemiaan syntyy. Opetuksen kehittämiseksi tarvitaan tutkimusta eri kouluasteilta peruskoulusta lähtien. Näiden tutkimusten avulla saadaan selville ongelmakohtia opetuksessa ja miten kemian opetusta saadaan edelleen paremmaksi.
-
(2019)Kemialla ja sen opetuksella on tärkeä rooli kestävämmän tulevaisuuden rakentamisessa. Kestävän kehityksen kemian opetuksessa tulisi hyödyntää monipuolisia opetusmenetelmiä ja opetuksen tulisi olla monitieteellistä sekä kokonaisvaltaista. Kestävän kehityksen oppiminen tulisi integroida opiskelijoiden arkielämään, mutta nykyinen kemian ympäristöopetus jää usein yleiselle tasolle ja kaukaiseksi oppilaan arjesta, vaikka juuri arkiympäristöihin liittyvät aiheet motivoivat oppilaita kemian opiskeluun. Myöskään kokonaisvaltainen, kestävän kehityksen kaikki kolme ulottuvuutta huomioiva lähestymistapa ei aina toteudu opetuksessa, sillä kemianopettajat ovat selvästi keskittyneitä kestävän kehityksen ekologiseen puoleen. Opettajilla ja heidän ohjaajillaan ei myöskään aina ole riittävää tietotaitoa opettaa kestävää kehitystä. Kemian opetuksen uudistaminen on hyvä aloittaa opettajankoulutuksen innovaatioista, sillä opettajat ovat tärkeimpiä vaikuttajia opetuskäytäntöjen muutoksessa kohti kestävää kehitystä. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tuottaa tietoa siitä, miten Helsingin yliopiston kemian osaston kemian opettajankoulutusyksikön kevään 2015 kurssien suorittaminen vaikutti opiskelijoiden kiinnostukseen oppia kestävän kehityksen opettamisesta oppilaille ja siihen, mitä kestävän kehityksen aiheita he aikovat käsitellä omassa tulevassa opetuksessaan. Samalla tutkimuksessa haettiin myös vastausta siihen, minkä osa-alueiden opetusta olisi parannettava. Tutkimuksen kohteena oli 34 kemian opettajankoulutusyksikön opiskelijaa. Tutkimus oli kvantitatiivinen ja kvalitatiivinen tapaustutkimus, jonka aineisto kerättiin kyselylomakkeilla. Tutkimuksen kvantitatiivinen aineisto analysoitiin kuvailevan tilastoanalyysin avulla ja kvalitatiivinen aineisto laadullisen sisällönanalyysin menetelmin aineistolähtöisesti ja teoriaohjaavasti. Aineistolähtöisesti muodostettujen luokkien analysointia jatkettiin vielä kvantifioimalla aineisto. Tutkimuksen tulokset osoittavat, että kurssien suorittaminen on lisännyt opiskelijoiden kiinnostusta oppia kestävän kehityksen opettamisesta oppilaille, mutta vähiten kiinnostuneiden opiskelijoiden kiinnostusta ei ole onnistuttu tukemaan. Kurssien suorittaminen on tuonut lisää huomiota kestävän kehityksen sosiaaliseen puoleen sekä arkielämään liittyviin, ajankohtaisiin aiheisiin. Opiskelijat aikovat kurssien jälkeen käsitellä kestävän kehityksen eri ulottuvuuksia opetuksessaan hieman monipuolisemmin, vaikkakin taloudellisesti kestävä kehitys jäi edelleen muita aiheita vähemmälle huomiolle. Opiskelijat mainitsivat vastauksissaan suurimman osan olennaisiksi listatuista kestävän kehityksen aiheista, joten näiden aiheiden opetusta voidaan pitää tältä osin onnistuneena, vaikkakin ekologiseen kestävyyteen liittyvät aiheet olivat painottuneet tässäkin eniten. Tutkimus antaa tietoa kemian opettajankoulutusyksikön kurssien vaikutuksista, ja tutkimustulosten perusteella kursseja voidaan kehittää entistä paremmin kestävän kehityksen huomioivaan ja opiskelijoiden kiinnostusta tukevaan suuntaan.
-
(2019)Ekologinen näkökulma on painottunut kestävän kehityksen opetuksessa eikä opettajilla ole riittäviä valmiuksia kestävän kehityksen opettamiseen kouluissa. Kestävän kehityksen opetukseen suositellaan laaja-alaista ja projektimaista lähestymistapaa. Kirjallisuuden mukaan hyvistä käytänteistä kestävän kehityksen opettamiseen tarvitaan lisää tutkimusta. Tämän Pro Gradu -tutkielman tavoitteena on antaa lisätietoa kestävän kehityksen ilmenemistä projektioppimisessa. LUMA-keskus Suomen StarT-hankkeen projektitöistä tutkitaan, miten kestävä kehitys ja sen eri osa-alueet on liitetty osaksi projektityöskentelyä ja mitä työtapoja hyödyntäen kestävää kehitystä on projekteissa käsitelty. Tutkimus on laadullinen tapaustutkimus ja aineistona oli 19 projektiraporttia yläkouluissa ja lukioissa tehdyistä luonnontieteellisistä projektitöistä. Projekteja analysoitiin laadullisen sisällönanalyysin menetelmin teoriaohjaavasti ja aineistolähtöisesti. Tutkimusta ohjasivat kaksi tutkimuskysymystä: 1) Miten kestävän kehityksen osa-alueet ilmenevät luonnontieteiden projektitöissä? 2) Millaisia työtapoja hyödyntäen kestävää kehitystä on käsitelty em. projektitöissä? Tutkimuksen tulokset osoittivat, että myös luonnontieteiden projektitöissä painottuu kestävän kehityksen ekologinen näkökulma. Opettajilla on siis edelleen haasteita kestävän kehityksen moninaisuuden tiedostamisessa ja opettamisessa. Kestävän kehityksen työtavoissa näkyvät projektioppimisen vaiheet antaen katsauksen eri tavoista käsitellä kestävän kehityksen osa-alueita projektioppimisessa. Tutkimus antaa lisätietoa sekä opettajille että opettajankouluttajille kestävän kehityksen opetuksen kehittämiseen.
-
(2020)Hiilineutraalisuus on yksi kestävän tulevaisuuden keskeisimpiä tavoitteita. Tulevaisuuden kemianalan ammattilaiset ovat merkittävässä asemassa uusien teknologioiden käyttöönottamisessa ja ratkaisujen kehittämisessä, jotka johtavat kasvihuonekaasupäästöjen vähenemiseen. Yliopistokoulutuksen on vastattava haasteeseen kehittämällä tarvittavia taitoja, jotta he saavat parhaat mahdolliset työkalut tarvittavan muutoksen toteuttamiseen. Kestävän kehityksen avainkompetenssit luovat yhden varteenotettavan kehyksen työelämän edellyttämien taitojen määrittelemiseen. Ne koostuvat tiedoista, taidoista ja kestävään tulevaisuuteen pyrkivästä asenteista. Tämän tutkimuksen tarkoitus on kartoittaa tämän hetken tilannetta avainkompetenssien eri osa-alueiden osalta Suomen kemianalan yliopisto-opetuksessa, sekä luoda näkemystä siitä, mihin suuntaan opetusta tulisi tulosten valossa kehittää. Tutkimuksen kohteina ovat kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen liittyvät sisällöt, käytetyt opetusmenetelmät, yliopisto-opettajien suhtautuminen taitojen oppimisen edistämiseen opetuksessaan ja opiskelijoiden asenteisiin vaikuttamiseen sekä heidän näkemyksensä siitä, miten kemianalan yliopisto-opetusta tulisi kehittää kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseen liittyvän opetuksen osalta. Aineisto kerättiin kyselytutkimuksella, joka koostui sekä suljetuista että avoimista kysymyksistä. Kysely lähetettiin Suomen 9:n kemianalan opinto-ohjelmia tarjoavan yliopiston opetushenkilökunnalle, joko opetuksesta vastaavien varadekaanien tai -johtajien välityksellä tai suoraan. Kyselyn saatetekstissä vastauksia pyydettiin vain kurssien vastuuopettajilta. Vastauksia saatiin kaikista 9:stä yliopistosta yhteensä 43. Kemianalan yliopisto-opetuksen kehittämisen osalta peilattiin kyselyyn vastanneiden näkemyksiä alan kirjallisuuteen. Tutkimusmetodi on monimenetelmällinen tapaustutkimus. Avointen kysymysten vastaukset analysoitiin aineistolähtöisen sisällönanalyysin menetelmällä ja suljetut kysymykset on esitetty kuvailevan tilastollisen analyysin keinoin. Kokonaisuudessaan kasvihuonekaasupäästöihin liittyvää osaamista tuetaan Suomen kemianalan koulutusohjelmissa melko hyvin. Tutkimuksessa havaittiin, että kiertotaloutta ja biotaloutta opetetaan huomattavasti enemmän kuin vetytalouteen liittyviä sisältöjä. Kemianalan opetushenkilökunnan edustajat käyttävät ja pyrkivät käyttämään monipuolisia opetusmenetelmiä mahdollisuuksien mukaan. Taitojen oppimista pidetään tärkeänä, mutta ne eivät ole opetuksen keskiössä. Opiskelijoiden asenteisiin vaikuttamista pidetään moraalisesti hyväksyttävänä ja suuri osa yliopisto-opettajista myös pyrkii vaikuttamaan opiskelijoiden asenteisiin ilmastonmuutoksen kaltaisten aiheiden suhteen. Vastaajien mukaan kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisen opetus on hyvällä tasolla, mutta parantamisen varaa on. Kemianala nähdään myös opettajakunnassa olevan avainasemassa kasvihuonekaasupäästöjen hillitsemisessä. Kestävän kehityksen avainkompetenssien ottamista huomioon kemianalan koulutusohjelmien suunnittelussa ja opetuksen laadun arvioinnissa tulisi harkita. Tämä voisi edistää taitojen nousemista opetuksessa keskeisempään asemaan. Vedyn ja hiilidioksidin käyttöä raaka-aineina tulisi nostaa vahvemmin esiin opetussisältönä. Myös kansallisia, kaikkien toimijoiden käytettävissä olevia verkkokursseja tulisi kehittää ja toteuttaa yhteistyössä yliopistojen ja teollisuuden edustajien kanssa.
-
(2019)Tässä työssä tutkittiin RAFT-polymeroinnilla syntetisoidun lämpöherkän poly(etyleeniglykoli)- b-poly(vinyylibentsyylimetyyliammoniumtriflaatin) (PEG93-PVBTMA62-OTf) liuoskäyttäytymistä ja aggregoitumista eri LiOTf-konsentraatioilla. Polymeerin hydrofobinen pääteryhmä poistettiin onnistuneesti radikaalireaktiolla, ja myös muokatun polymeerin faasikäyttäytymistä LiOTf-vesiliuoksessa tutkittiin ja verrattiin alkuperäiseen polymeeriin. Myös homopolymeeri PVBTMA-OTf polymeroitiin RAFT-menetelmällä, ja sen faasimuutoksen lämpötiloja mitattiin eri LiOTf-konsentraatiolla. Tutkimusmenetelminä käytettiin UV-Vis-spektrometriaa, NMR-spektroskopiaa ja dynaamista valonsirontaa. Alkuperäisellä polymeerillä (PEG93-PVBTMA62-OTf) havaittiin sekä alemman- (LCST), että ylemmän kriittisen liuoslämpötilan (UCST) –tyypin faasimuutos vesiliuoksessa, johon oli lisätty OTf-ioneja. Lisätyn suolan määrällä on suuri merkitys havaittuihin samentumispisteisiin. Polymeerin pääteryhmällä ei havaittu olevan suurta merkitystä liuoskäyttäytymiseen, erot alkuperäisen ja muokatun lohkokopolymeerin samentumispisteiden lämpötilojen välillä olivat korkeintaan muutamia asteita. Homopolymeerillä havaittiin ainoastaan UCST-tyypin faasimuutos, joten LCST-faasimuutos on vahvasti riippuvainen PEG-lohkosta.
-
(2019)Most packaging solutions require adequate protection from water and water vapor. Concerns over current thermoplastic barrier materials due to lack of biodegradability, recyclability and repulpability have sparked interest in more environmentally friendly and economical alternatives such as water-based barrier coatings (WBBC). With WBBCs the barrier to water vapor still remains most challenging task, owing to hydrophilicity of available materials and required thin coating. In this thesis, the performance of latex-pigment dispersion coatings on a special paper was studied. The fundamentals of moisture transportation and emulsion polymerization are presented. The effects of amount of pigment, drying temperature, coat weight and temperature-humidity environment to water vapor transmission rate (WVTR) were studied using styrene-acrylate latex and clay pigment coating colour blends. Filler-binder compatibility and possible tortuous effect studies on diffusion were made by using a range of pigment grades, such as carbonates and clay blends, along with a range of latices of different composition. Coatings were made using laboratory scale coater, and the WVTR was determined with gravimetrical cup method. Experimental emulsion polymerizations were also carried out to study the role of latex hardness and functional monomers with different crosslinking ability. Great improvement in suppressing both WVTR and water absorption in paper is possible using styrene-acrylate based dispersion coatings. Water vapor barrier can be improved with higher coat weigh with optimized clay filler amount and drying conditions. It was evident that hydrophobic latex structure provides the main barrier component to the film structure. Functionalizing or internally crosslinking the styrene-acrylate latex can have minor impact on the barrier performance. Tropical environment WVTR tests proved to be challenging to acrylate based coatings, resulting in multiplication in WVTR values compared to standard 23 °C and 50 % relative humidity conditions.
Now showing items 1-20 of 39