Markku Kataja

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Markku Kataja (s. 1956)[1] on suomalainen fyysikko ja professori. Hän on toiminut Jyväskylän yliopistossa fysiikan professorina vuodesta 2006. Professorin tehtävän ohessa Kataja toimi Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen johtajana 2018–2020.[2][3] Fyysikkona hänet tunnetaan varsinkin virtausdynamiikan tutkijana. Sen ohella hän on tutkinut teollisuusfysiikan sovelluksia ja kokeellista fysiikkaa.

Akateeminen ura[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uran alku[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Markku Kataja opiskeli fysiikkaa Turun yliopistossa ja valmistui sieltä maisteriksi.[4] Hänen pro gradunsa käsitteli suuria yhtenäisteorioita.[4] Katajan akateeminen ura käynnistyi varsinaisesti Jyväskylän yliopistossa vuonna 1984, kun professori Vesa Ruuskanen pestasi hänet jatko-opiskelijaksi työryhmäänsä.[4] Ydinfysiikka oli pitkään merkittävin tutkimusala Jyväskylän yliopistossa, mutta sen rinnalle syntyi 1990-luvulla hiukkasfysiikan tutkimus.[5] Professori Ruuskanen oli avannut Jyväskylässä uuden teoreettiseen fysiikkaan luettavan tutkimusalan, joka on suurienergiaisten raskaiden ionien törmäyksiin liittyvän fysiikan tutkimus.[6] Ohjaajansa vaikutuksesta Kataja suuntautui itsekin aluksi hiukkasfysiikkaan ja raskaiden ionien törmäysten tutkimukseen. Hänen lisensiaattityönsä ja väitöskirjansa liittyivät toki näihin teemoihin, mutta niissä hahmottui jo hänen tuleva oma erikoisalansa hydrodynamiikka eli virtausopin tutkimus. Kataja oli valinnut hydrodynamiikan tutkimusalaksi professori Ruuskasen suosituksesta.[4] Virtausopin tutkimusta tehtiin Jyväskylän yliopistossa 1980-luvulla tietokoneavusteisilla menetelmillä ja vuonna 1986 työtä helpotti se, että tietokonegrafiikka oli jo otettu käyttöön.[4] Kuvia ei enää tarvinnut piirtää käsin. Katajasta kehittyi Jyväskylässä nopeasti taitava hydrodynaamisten mallien simulaatioiden koodien kirjoittaja.[4] Katajan aloittama hydrodynamiikan tutkimus on jatkunut Jyväskylän yliopistossa myöhemminkin ja sitä ovat vuorollaan tehneet jo useat tohtoriopiskelijat.[7]

Kataja valmistui Jyväskylän yliopistosta fysiikan alalta filosofian lisensiaatiksi vuonna 1986.[8] Lisensiaattitutkimus (nimeltään Viskositeetti ja faasitransitio suurienergisten raskasionitörmäysten yksiulotteisessa hydrodynaamisessa mallissa)[8] käsitteli raskasionitörmäyksien virtausominaisuuksia, kuten viskositeettia. Lisensiaattityö kuuluu virtausopin alaan, mutta se käsittelee olennaisesti myös hiukkasfysiikkaa.

Tohtoriksi Kataja väitteli vuonna 1989 fysiikan alalta Jyväskylän yliopistossa.[9] Hänen väitöskirjansa (Hydrodynamics in high-energy nuclear collisions, suom. Suurienergisten raskasionitörmäysten hydrodynamiikka) liittyy hydrodynamiikan alaan. Väitöskirjan ohjasi professori Vesa Ruuskanen.[4] Väitöstutkimuksessaan Kataja laajensi jo lisensiaattitutkielmassa aloittamaansa tutkimusaihetta eli raskaionitörmäyksien hydrodynamiikan tarkastelua hiukkasfysiikan kontekstissa. Kataja viimeisteli Jyväskylässä aloittamansa väitöstutkimuksen Massachusettsin Teknillisessä Korkeakoulussa (MIT).[4] Väitöskirjaprojektin aikana hän laati neljä tieteellisiä artikkeleita yhteistyössä ohjaajansa (Ruuskanen), professori Keijo Kajantien sekä amerikkalaisen Larry McLerranin kanssa.[4] Artikkelit ilmestyivät sarjajulkaisuna vuonna 1986.[4]

Professoriksi[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valmistumisen jälkeen Kataja on toiminut useissa tutkimus- ja opetusviroissa mm. Jyväskylän yliopistossa. Hänet nimitettiin huhtikuussa 2001 osa-aikaiseksi fysiikan professoriksi (teollisuusfysiikan professoriksi[10]) viideksi vuodeksi (2001–2006) Jyväskylän yliopistoon erikoistumisalanaan virtausdynamiikka ja sen teolliset sovellukset.[1] Kyseinen osa-aikainen professuuri oli yhteisprofessuuri Valtion Teknillisen tutkimuslaitoksen (VTT) kanssa.[11] VTT:ssa Kataja työskenteli tutkimusprofessorin nimikkeellä.[12] Professuurin alkaessa Kataja oli mukana professori Jussi Timosen johtamassa tutkimusryhmässä. Fysiikan laitos tutki professori Timosen johdolla huokoisia materiaaleja yhteistyössä Valmetin kanssa.[13] Tutkimus on ollut osa Jyväskylän yliopiston harjoittamaa materiaalifysiikan tutkimusta.

Vakinaiseksi fysiikan professoriksi Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselle Kataja nimitettiin vuonna 2006.[9][11] Hän aloitti toimessa huhtikuussa 2006.[14] Professuurin alaksi määriteltiin virtausdynamiikka ja sen teolliset sovellukset.[14] Uransa aikana professori Kataja on johtanut laajoja kansallisia tutkimusprojekteja.[14] Niissä yhteistyökumppaneina on ollut mm. yrityksiä. Hän on lisäksi tehnyt tutkimusyhteistyötä useiden kotimaisten ja kansainvälisten tutkimuslaitosten kanssa.

Professorin toimensa ohella Kataja on toiminut erilaisissa hallinnollisissa tehtävissä tiedekunnassaan ja fysiikan laitoksella. Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan dekaani Mikko Mönkkönen nimitti joulukuussa 2017 professori Katajan Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen johtajaksi.[15] Hänen toimikautensa laitoksen johtajana alkoi vuoden 2018 alussa.[15] Laitosjohtajan ominaisuudessa professori Kataja on osallistunut myös matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan hallintotyöhön tiedekuntaneuvostossa.[16] Hän on lisäksi ollut tiedekunnan johtoryhmän jäsen.[17] Laitosjohtajan toimikauden oli määrä kestää vuoden 2021 loppuun saakka.[18] Professori Kataja kuitenkin jätti tehtävänsä yllättäen marraskuussa 2020.[3] Tiedekunnan dekaani nimitti hänen seuraajakseen lopun toimikauden ajaksi professori Timo Sajavaaran.[3]

Tutkimustyö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Fyysikkona Kataja on erikoistunut kokeellisen fysiikan tutkimukseen, vaikka hän aloittikin uransa aikanaan teoreettisen fysiikan parissa. Professori Katajan erikoisalaa ovat varsinkin paperinvalmistusteknologian virtausilmiöt.[19] Hän on tutkinut oman erikoisalansa virtausfysiikan ohella erilaisia käytännön sovellutuksia ja tehnyt teollisuusfysiikan tutkimusta. Teollisuusfysiikan pääalat Jyväskylän fysiikan laitoksella ovat olleet pehmeän ja epäjärjestyneen aineen fysiikka, monifaasivirtaukset sekä erilaisten teollisten prosessien mallinnus.[19]

Vuonna 2009 Kataja veti tutkimusryhmää, joka tutki ydinjätteen loppusijoituksen yhteydessä käytettävän bentoniittisaven ominaisuuksia.[20] Tutkimuksessa sovellettiin fysiikan laitoksen tuolloin hankkimaa röntgennanotomografialaitteistoa. Nanotomografiaa voidaan aineentutkimuksen ohella hyödyntää solubiologian ja hyvinvointiteknologian alueella analysoitaessa mm. luun tai lääkeainekapseleiden rakennetta.[20] Sen avulla voi tarkastella jopa yksittäisten solujen rakennetta.[20] Ydinjätteen loppusijoitukseen liittyvässä hankkeessa bentoniittisavesta pyrittiin kehittämään ydinjätettä sisältävän kapselin ja peruskallion väliin eristävä kerros estämään radioaktiivisten aineiden kulkeutumista maaperään, jos kapseliin mahdollisesti tulee vuoto.[20] Nanotomografiaa käytettiin apuna selvittämään bentoniittisaven rakenteen käyttäytymistä maaperän kosteuden muuttuessa. Professori Jussi Timosen mukaan nanotomografialaitteella voi tarkastella, miten materiaali paisuu, kun kosteus lisääntyy.[20]

Virtausfysiikan tutkimuksessa Kataja on erikoistunut kokeelliseen tutkimukseen. Vuonna 2017 käynnissä olleissa tutkimushankkeissaan professori Kataja työryhmineen on tarkastellut esimerkiksi kompleksisten nesteiden virtausta putkistoissa käyttäen mittauksissa erilaisia virtausnopeuksia.[21] Kompleksiset aineet (esim. bentoniittisavi ja erilaiset komposiitit) ovat rakenteeltaan heterogeenisiä.[22] Tyypillisesti ne ovat nestemäisessä faasissa olevaa kiintoainetta, jonka käyttäytymistä esimerkiksi virtauksessa on hankala ennustaa.

Selluloosan virtausominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Professori Kataja on tutkinut myös mikrofibrilloituneen selluloosan (engl. micro-fibrillated cellulose, MFC) virtauskäyttäytymistä paperinvalmistusprosessissa.[21] MFC-materiaaleja on 2000-luvulla tutkittu aktiivisesti, koska niitä voidaan käyttää erilaisten biopohjaisten materiaalien valmistukseen.[23] Kataja työryhmineen on selvittänyt MFC:n ominaisuuksia virtauksen aikana. Mittauksessa kuidut asetettiin veteen ja sen jälkeen tutkittiin syntyneen seoksen virtausta suorassa putkessa. Tutkimuksessa käytettiin tähän tarkoitukseen kehitettyä uutta nopeusprofiileja soveltavaa reometristä mittausmenetelmää.[23] Mittausmenetelmä perustuu siihen, että suorassa putkessa virtaavaa selluloosaa mitataan samanaikaisesti käyttäen kahta eri mittausmenetelmää: Dopplerin optista koherenssitomografiaa (engl. Doppler Optical Coherence Tomography, DOCT) ja ultraääninopeusprofilointia (engl. Ultrasound Velocity Profiling, UVP). Dopplerin optinen koherenssitomografia (DOCT) on mittausmenetelmä, jolla on mahdollista mitata reaaliaikaisesti niin kutsuttujen suspensioiden virtauksen nopeusprofiili ohuista kapillaareista häiritsemättä virtauksen kulkua.[24] Menetelmän erotuskyky on tarkka.[24]

Sellukuidun mittausten tuloksista (DOCT ja UVP) laadittiin virtausnopeuden profiilimalli.[23] Profiilimallissa on mittaustietoa sekä lähellä putken ulkoseinämää virranneesta materiaalista että syvemmällä lähempänä putken keskipistettä liikkuneesta aineksesta.[23] Tutkimusryhmä selvitti mittausten avulla selluloosakuitukerrosten rajapintojen reologisia ominaisuuksia ja sitä, miten kuitujen rajapinta käyttäytyy virtauksen aikana.[23]

Julkaisut ja patentit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

ResearcGate-palvelun tietojen mukaan professori Kataja on julkaissut fysiikan alalta 75 tieteellistä artikkelia.[25] Julkaisujen ohella Katajalla on nimissään myös kaksi paperinvalmistusteknologiaan liittyvää patenttia.[14]

Kirjailija[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Professori Kataja on kirjoittanut joitakin teoksia virtausdynamiikan alalta.

Teoksia:

  • Hiltunen, Kai & Kataja, Markku: Multiphase flow dynamics : theory and numerics.Espoo: VTT, 2009. ISBN 978-951-38-7365-3
  • Rheological materials in process industry: ReoMaT final report. Espoo: VTT, 2008. ISBN 978-951-38-7200-1

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kirjallisuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Mari Heikkilä (toim.): Sattumaa, haperotatteja ja keltainen syklotroni. Aikalaistarinoita Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan 50-vuotiselta taipaleelta. Jyväskylän yliopisto, 2015. ISBN 978-051-39-6303-3.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b Leena Pallari: Filosofian tohtori Markku Kataja... Helsingin Sanomat 4.4.2001. (maksullinen artikkeli) Viitattu 23.5.2018.
  2. Eräitä professori Katajan tieteellisiä julkaisuja 2018. Jyväskylän yliopisto. (englanniksi) Viitattu 23.5.2018.
  3. a b c Fysiikan laitoksen johtaja vaihtuu. (2020). MLTK:n tiedote, Jyväskylän yliopisto 16.11.2020.
  4. a b c d e f g h i j Jukka Maalampi: Kvarkkigluoniplasmaa ja kaikuja maailmankaikkeudesta 2015, s. 61. Teoksessa Mari Heikkilä (toim.): Sattumaa, haperotatteja ja keltainen syklotroni.
  5. Maalampi 2015, s. 60.
  6. Vesa Ruuskasen muistokirjoitus Tiedonjyvä 29.8.2012. Viitattu 23.5.2018.
  7. Maalampi 2015, s. 63.
  8. a b Markku Katajan lisensiaattityö Kansalliskirjasto Finna. 2018. Viitattu 23.5.2018.
  9. a b Esa Lilja: Filosofian tohtori Markku Kataja... Helsingin Sanomat 6.4.2006. (maksullinen artikkeli). Viitattu 23.5.2018.
  10. Vuosikatsaus 2001, s. 10. (PDF). Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta. 2001. Viitattu 23.5.2018.
  11. a b Matti Manninen: Kiihdyttimen varjosta kasvoi Nanotiedekeskus. 2015, s. 71. Teoksessa Mari Heikkilä (toim.): Sattumaa, haperotatteja ja keltainen syklotroni. Viitattu 23.5.2018.
  12. KESTÄVÄ TUOTANTO JA TUOTTEET (KETJU) -TUTKIMUSOHJELMA (2006-2010) (PDF). Ohjelmamuistio 2005. Suomen Akatemia. Viitattu 23.5.2018.
  13. Manninen 2015, s. 70.
  14. a b c d Markku Kataja fysiikan professoriksi. Jyväskylän yliopiston hallituksen päätöksiä 5.4.2006. Jyväskylän yliopisto. Viitattu 23.5.2018.
  15. a b Solitoni 20.12.2017. Jyväskylän yliopiston fysiikan laitos.
  16. Tiedekuntaneuvosto Jyväskylän yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, 23.4.2018. Viitattu 23.5.2018.
  17. Tiedekunnan johtoryhmän nimittäminen toimikaudelle 2018–2021. Dekaanin päätös 15.1.2018. MLTK, Jyväskylän yliopisto.
  18. Jyväskylän yliopiston dekaanit kaudelle 2018–2021 valittu Jyväskylän yliopisto. 28.11.2017. Viitattu 23.5.2018.
  19. a b Markku Kataja: Soveltavaa fysiikan tutkimusta Jyväskylässä, s. 18. (PDF). Jyväskylän yliopisto. Viitattu 23.5.2018.
  20. a b c d e Helena Raunio: Jyväskylässä tutkitaan kuituja nanotomografialla Tekniikka ja talous 9.7.2009. Viitattu 23.5.2018.
  21. a b Professori Katajan tieteellisiä julkaisuja 2018. Jyväskylän yliopisto. (englanniksi) Viitattu 23.5.2018.
  22. Complex materials - Research interests in our research group Fysiikan laitos, JY. 2018. Viitattu 23.5.2018. (englanniksi)
  23. a b c d e Markku Kataja, Sanna Haavisto, Juha Salmela, Roope Lehto and Antti Koponen: Characterization of micro-fibrillated cellulose fiber suspension flow using multi scale velocity profile measurements. Nordic Pulp & Paper Research Journal Vol 32, no 3, 2017. --- DOI 10.3183/NPPRJ-2017-32-03-p473-482. Viitattu 23.5.2018.
  24. a b Lauri Janne: Doppler optical coherence tomography in determination of suspension viscosity Jultika.oulu.fi. Jultika, Oulun yliopiston julkaisutietokanta. Viitattu 23.5.2018.
  25. Professori Kataja ResearchGate.com-palvelussa. 2018. Viitattu 23.5.2018. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]