Mika Pettersson (kemisti)

Mika Johannes Pettersson (s. 13. maaliskuuta 1969) on suomalainen kemisti ja professori. Hän on toiminut vuodesta 2011 fysikaalisen kemian professorina Jyväskylän yliopistossa. Pettersson on kansainvälisesti tunnustettu kokeellisen fysikaalisen kemian ja niin kutsutun aikaerotteisen spektroskopian asiantuntija. Hänet tunnetaan erityisesti nanotieteiden ja materiaalitieteiden atomitason rakennetutkimuksen tutkijana. Professori Pettersson on Jyväskylän yliopiston kemian laitoksen johtajana toimikaudella 2018–2021.

Nuoruus ja uran alku 
Haastattelussa (2014) Pettersson on kertonut, että kiinnostui luonnosta ja sen ilmiöistä jo lapsena. Aluksi häntä kiinnostivat erityisesti avaruus, linnut, perhoset ja muu näkyvä luonto. Sittemmin kemia vei voiton. Pettersson arvelee häntä kemiassa alun perin kiehtoneen halu selvittää, mistä kaikki mikroskooppisella tasolla koostuu. Lukion jälkeen hän aloitti kemian opinnot Helsingin yliopistossa. Aluksi hänen mielenkiintonsa oli suuntautunut biokemiaan, mutta hän vaihtoi sittemmin perinteiseen kemiaan.

Akateeminen ura 

Mika Pettersson väitteli 1998 Helsingin yliopistossa filosofian tohtoriksi fysikaalisen kemian alalta. Väitöskirja palkittiin sen vuoden parhaana kemian väitöskirjana. Valmistumisen jälkeen Pettersson oli postdoc-tutkijana Helsingin yliopistossa. Hän työskenteli professori Markku Räsäsen tutkimusryhmässä, jonka muita keskeisiä jäseniä tuolloin olivat Jan Lundell, Leonid Khriachtchev ja Nino Runeberg. Näistä Jan Lundellista on Petterssonin tavoin sittemmin tullut kemian professori Jyväskylän yliopistoon. Räsäsen tutkimusryhmän työ liittyi niin kutsuttuihin jalokaasuihin. Ryhmä kehitti esimerkiksi uuden tavan valmistaa ksenonista ja kryptonista yhdisteitä matalissa lämpötiloissa. Ryhmän työn tuloksena syntyi myös uusi yhdiste. Kemistit yhdistivät argonia ja fluorivetyä -265 celciusasteen lämpötilassa, ja kun he suuntasivat kylmään pintaan ultraviolettivaloa, se rikkoi aineyhdistelmästä vedyn ja fluorin sidoksen. Vedyn ja fluorin väliin liittyi argon. Tuloksena oli uusi yhdiste nimeltä hydridoargonfluoridi eli harf. Hydridoargonfluoridia voi esiintyä vain pakkasessa. Jos lämpötila kohoaa, aine hajoaa.

Sittemmin Pettersson oli post-doc-tutkijana Kalifornian yliopistossa. Kalifornian-vuosinaan hän työskenteli professori Vartkess A. Apkarianin johdolla matalien lämpötilojen kemiaa tutkineessa tutkimusryhmässä. Pettersson alkoi tuona aikana hyödyntää ultranopeaa laserteknologiaa aineen rakenteen tutkimuksessa.

Pettersson nimitettiin 2002 fysikaalisen kemian dosentiksi Helsingin yliopistoon. Vuonna 2003 hän aloitti akatemiatutkijana Jyväskylän yliopistossa. Vuosina 2008–2010 hän toimi Jyväskylän yliopistossa määräaikaisena professorina.

Vakinaiseksi professoriksi 

Jyväskylän yliopistoon perustettiin 2011 matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan dekaani Henrik Kuntun aloitteesta fysikaalisen kemian professuuri. Professuurin erikoistumisalana on aikaerotteinen spektroskopia poikkitieteellisessä nanotieteiden, materiaalitieteiden ja rakennekemian tutkimuksen ja opetuksen ympäristössä. Tehtävään valittiin Mika Pettersson ja hän aloitti professorina elokuussa 2011. Hän vastaa toimessaan tutkimuksen ohella fysikaalisen kemian opetuksesta ja sen kehittämisestä.

Matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan dekaani Mikko Mönkkönen nimitti 19.12.2017 Mika Petterssonin Jyväskylän yliopiston kemian laitoksen johtajaksi toimikaudelle 1.1.2018 – 31.12.2021. Laitoksen johtajana hän vastaa kemian laitoksen taloudesta sekä päättää vuosittain laitoksen opetusohjelman ja työsuunnitelmat. Johtajakautensa alussa Pettersson nimitti kemian laitokselle varajohtajat vuosiksi 2018–2021. Tutkimuksesta vastaavaksi varajohtajaksi nimitettiin professori Karoliina Honkala ja opetusasioista vastaavaksi varajohtajaksi (aiemmin tehtävästä käytettiin nimitystä pedagoginen johtaja) yliopistonlehtori, dosentti Tanja Lahtinen. Dosentti Lahtinen on opettanut kemian laitoksella orgaanista kemiaa, ja kemistinä hän on tutkinut orgaanisen kemian synteesiä, nanoklustereita ja supramolekulaarisen kemian aiheita erityisteemanaan pinnoitetut kultananoklusterit. Varajohtajien tehtäviä täsmennettiin vuoden 2019 alussa. Professori Honkalan vastuualueisiin lisättiin mm. innovaatiotoiminta. 

Petterssonin kaudella kemian laitos on voimakkaasti keskittänyt resursseja uuden tutkimusalan eli arvokkaiden aineiden talteenoton kemialliseen tutkimukseen. Laitokselle perustettiin kesällä 2019 epäorgaanisen kemian ja analytiikan alalle erityinen professuuri eli niin kutsuttu kiertotalouden professuuri, joka keskittyy mm. tutkimukseen kehittääkseen menetelmiä arvokkaiden metallien talteenottamiseksi elektroniikkaromusta. Tehtävään nimitettiin epäorgaanisen ja analyyttisen kemian tutkimukseen erikoistunut kemisti Ari Väisänen. Metallien ja esimerkiksi fosforin talteen saamiseksi kehitettävien uusien menetelmien alalla Jyväskylän yliopiston kemian laitos on kohonnut yhdeksi alan johtavista laitoksista Suomessa. Taustalla on laitoksen pitkä perinne 
erilaisten analytiikkamenetelmien kehittämisessä ja analyyttisessä kemiassa, jonka pioneereja olivat aikanaan Jaakko Paasivirta, Jouni Tummavuori, Juha Knuutinen ja Raimo Alén.

Vuonna 2020 arvokkaiden aineiden talteenottamistutkimus laajeni myös biopohjaisten arvoaineiden tutkimuksen ja talteenoton alueelle. Laitokselle perustettiin tutkimusalaan liittyvä apulaisprofessuuri, johon valintaprosessin jälkeen nimitettiin syyskesällä 2020 intialainen Varsha Srivastava. Tohtori Srivastava oli nimityshetkeen mennessä jo pitkään tutkinut, miten jätevirroista saatavia luonnonvaroja voidaan hyödyntää ja kehittänyt erilaisia analyysitekniikoita arvoaineiden erotteluun.

Tutkimusura 

Tutkimusuransa alussa Pettersson teki kemiallisilla menetelmillä tutkimusta kylmissä oloissa. Hän tutki alhaisissa lämpötiloissa mm. epästabiileja molekyylejä ja molekyylikomplekseja. Aloittaessaan tutkimustyönsä Jyväskylän yliopistossa 2003 Mika Pettersson tutki valon avulla aikaansaatuja isomeroitumisreaktioita ja värähdyskoherenssia. Sittemmin hänen tutkimuksensa on laajentunut rakennetutkimukseen ja soveltavaan tutkimukseen. Nanotieteen ja fysikaalisen kemian tutkijana Pettersson on kiinnostunut aineen rakenteesta nanotasolla. Hän on tutkinut sekä yksittäisiä nanopartikkeleita että nanomateriaaleja. Materiaaleista hän on tutkinut mm. grafeenin rakennetta. Petterssonin tutkimusten tuloksia on hyödynnetty muun muassa nanoteknologiassa, elintarvikekemian tutkimuksessa sekä virustutkimuksessa. Eräänä hänen mielenkiinnon kohteenaan ovat olleet hiilinanoputket. 

Tutkijana Petterssonin pääasiallinen erikoisala on ultranopean epälineaarisen spektroskopian soveltaminen  kiinteän aineen rakennetutkimuksessa. Hän soveltaa tutkimukseen erilaisia optisia mikroskopian ja spektroskopian menetelmiä sekä laserspektroskopiaa. Laserspektroskopian avulla on tehty myös soveltavaa tutkimusta. Esimerkiksi vuonna 2007 Pettersson ryhmineen tutki kemiallisten reaktioiden ohjaamista ultralyhyiden pulssien avulla. Merkittävä osa Petterssonin tutkimuksesta tapahtuu Jyväskylän yliopiston poikkitieteellisessä tutkimusympäristössä Nanotiedekeskuksessa (Nanoscience Center).

Petterssonin tuoreimmat tutkimukset 2010-luvun lopulla ovat käsitelleet grafeenia ja sen rakennetutkimusta. Grafeenitutkimuksessa hän on tehnyt yhteistyötä fyysikoiden, kuten professori Pekka Koskisen kanssa. Lisäksi hän on tutkinut biologisten yhdisteiden, kuten proteiinien rakennetta. Proteiinitutkimus lukeutuu orgaanisen kemian alaan. Fotoaktiivisen proteiinin rakenteen tutkimusta käsitelleessä hankkeessa Pettersson työskenteli yhdessä Jyväskylän yliopistossa kemian professoreina vaikuttavien Petri Pihkon ja Gerrit Groenhofin kanssa. Näistä Pihko on erikoistunut orgaaniseen kemiaan. Groenhof puolestaan tekee biologisten makromolekyylien kemiallista tutkimusta.

Soveltava tutkimus 

Professori Pettersson on tutkimustensa ohella kehittänyt erilaisia tutkimus- ja kuvantamismenetelmiä. Hänen tutkimusryhmänsä on kehittänyt niin sanotun CARS-teknologiaan (Coherent Anti-Stokes Raman Microscopy, CARS) perustuvan mikroskopialaitteiston, jolla on pystytty kuvantamaan yksittäisiä nanoputkia. Ryhmä on kehittänyt myös grafeenin muokkaamiseen sovellettavan menetelmän, joka perustuu lasersäteilytykseen. Soveltavan spektroskopian alalla Petterssonin ryhmä on kehittänyt Raman-spektrometrilaitteiston, jonka avulla pystytään tutkimaan kaasujen pitoisuuksia elintarvikepakkauksissa.

Jyväskylän yliopistossa toimi vuosina 2014–2016 erityinen RECENART-projekti. Hankkeessa taideteoksien aitoutta tutkittiin erilaisten ainetta rikkomattomien tutkimusmenetelmien (mm. hyperspektrikameran) avulla. Osana projektia Pettersson  kehitti menetelmän, jonka avulla taideteosten aitousmerkintä voidaan tehdä nanomateriaalia käyttäen. Vuodesta 2017 RECENART-projektia on jatkanut yksityinen yritys, joka kuitenkin tekee yhteistyötä Jyväskylän yliopiston kanssa.

Kultahiukkastutkimus 

Vuosina 2008–2014 Pettersson johti professori Hannu Häkkisen kanssa Jyväskylän yliopistossa tehtyä kokeellista tutkimusta, jossa tarkasteltiin kultahiukkasten kemiallisten ominaisuuksien muutoksia. Tutkimuksen avulla selvitettiin hiukkasten optisia ja dynaamisia ominaisuuksia. Pettersson tutkimusryhmineen säteilytti kultahiukkasnäytettä laservalolla ja tutki sen jälkeen, kuinka hiukkasten itseensä imemä säteilyenergia kulkeutuu ympäristöön. Kultahiukkastutkimuksessa Petterssonin ja Häkkisen johtamat tutkimusryhmät ovat tehneet yhteistyötä Nobelin kemianpalkinnon voittaneen Roger D. Kornbergin tutkimusryhmän kanssa.  

Kultahiukkastutkimuksen yhteydessä havaittiin, että kultahiukkasia voidaan hyödyntää herkkinä sensoreina kemiallisessa analytiikassa ja biokuvantamisessa. Tutkimuksen tuloksia on sovellettu muun muassa virusten havaitsemiseen. Virus on niin pienikokoinen, että sitä ei pysty helposti erottamaan tavanomaisilla kuvantamismenetelmillä. Kun sen pintaan istutetaan kultahiukkanen, se erottuu esimerkiksi spektroskopian avulla. Kuvantamisen avulla on saatu uutta tietoa myös virusten pinnan rakenteesta ja sen mahdollisista muutoksista viruksen eliniän aikana. Menetelmän avulla on tutkittu esimerkiksi enteroviruksia. Biotieteiden osalta tutkimusta koordinoi dosentti Varpu Marjomäki Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitokselta.

Julkaisut 

Pettersson on kirjoittanut ja toimittanut useita julkaisuja. Tutkimusuransa aikana hän on julkaissut yli sata vertaisarvioitua tieteellistä artikkelia. Useat näistä on julkaistu merkittävissä julkaisusarjoissa.

Tunnustuksia
Maaliskuussa 2017 Mika Pettersson valittiin Suomen edustajaksi PCCP-lehden johtokuntaan, jota hallinnoivat lehden omistavat 19 eurooppalaista kansallista kemian seuraa. Kukin omistajaseura valitsee yhden edustajan lehden johtokuntaan. PCCP (Physical Chemistry Chemical Physics) on arvostettu tieteellinen aikakauslehti fysikaalisen kemian alalla. Lehteä julkaisee brittiläinen Royal Society of Chemistry. Suomesta Physical Chemistry Chemical Physics -lehden omistajien joukkoon kuuluu Suomalaisten Kemistien Seura (SKS).

Tunnustuksena tieteellisistä saavutuksistaan professori Pettersson kutsuttiin vuonna 2017 Suomalaisen Tiedeakatemian jäseneksi.

Lähteet 
 Mari Heikkilä (toim.): Sattumaa, haperotatteja, keltainen syklotroni. Aikalaistarinoita Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan 50-vuotiselta taipaleelta (2015). Jyväskylä: Jyväskylän yliopisto. ISBN 978-951-39-6303-3.

Viitteet

Aiheesta muualla 
 Professori Petterssonin sivu Nanotiedekeskus, Jyväskylän yliopisto. 
 (Nanosysteemien spektroskopia ja fotodynamiikka) - Professori Petterssonin tutkimusryhmä Kemian laitos, JY. 
 professori Petterssonin tutkimusaiheita: grafeeni, kultananoklusterit, hiilinanoputket ja soveltava spektroskopia Kemian laitos, JY. 
 Kemian professori Mika Pettersson: Kemian merkitys ja haasteet muuttuvassa maailmassa (15.12.2011) Petterssonin virkaanastujaisluento, Jyväskylän yliopisto.
 Professori Petterssonin tieteellisiä julkaisuja NSC, Jyväskylän yliopisto. 

Suomalaiset kemistit
Suomalaiset professorit
Vuonna 1969 syntyneet
Jyväskylän yliopiston professorit
Elävät henkilöt