OHJELMOITAVAT MATERIAALIT (OMA)

SUOMEN AKATEMIA OHJELMOITAVAT MATERIAALIT (OMA) TUTKIMUSOHJELMA 2012 2016 Lopullinen, 19.8.2011

Sisällysluettelo ESIPUHE... 3 1 TUTKIMUSOHJELMAN TAUSTA... 4 1.1 MATERIAALITUTKIMUS SUOMESSA... 5 1.2 YHTEYDET MUIHIN AKATEMIAN TUTKIMUSOHJELMIIN... 5 2 TUTKIMUSOHJELMAN TAVOITTEET... 7 3 OHJELMAN AIHEALUEET... 8 4 TUTKIMUSOHJELMAN TOTEUTUS... 10 4.1 OHJELMAN RAHOITUS... 10 4.2 KANSALLINEN YHTEISTYÖ... 10 4.3 KANSAINVÄLINEN YHTEISTYÖ... 10 4.4 AIKATAULU... 10 4.5 JOHTORYHMÄ... 11 4.6 OHJELMAN KOORDINOINTI... 11 4.7 LOPPUARVIOINTI... 12 5 HAKUMENETTELY JA HANKKEIDEN ARVIOINTIKRITEERIT... 13 5.1 AIEHAKEMUKSET... 13 5.2 VARSINAISET HAKEMUKSET... 13 5.3 ARVIOINTIKRITEERIT... 13 6 LISÄTIETOJA... 14

ESIPUHE Tutkijayhteisö teki Suomen Akatemialle tammikuussa 2009 aloitteen materiaalien ohjelmoitavuuden tutkimukseen liittyvän tutkimusohjelman käynnistämiseksi. Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta esitti syksyllä 2009 Akatemian hallitukselle valmisteltavaksi tutkimusohjelmaa materiaalien ohjelmoitavuudesta. Akatemian hallitus päätti kokouksessaan lokakuussa 2009 vuosien 2011 2014 toiminta- ja taloussuunnitelman hyväksymisen yhteydessä myöntää neuvotteluvaltuuden tutkimusohjelman valmistelemiseksi. Ohjelmalle asetettiin ohjelmavalmistelua varten toimikuntien jäsenistä koostuva valmisteluryhmä kesäkuussa 2010. Valmisteluryhmän puheenjohtajana toimi professori Heli Jantunen, luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta, varapuheenjohtajana professori Jaana Bamford, biotieteiden ja ympäristön tutkimuksen toimikunta sekä jäseninä professori Heikki Tenhu, luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta, professori Juhani Knuuti, terveyden tutkimuksen toimikunta ja teknologia-asiantuntija Markku Lämsä, Tekes. Asiantuntijoina valmisteluryhmän toimintaan ovat osallistuneet professori Hannu Aro, Turun yliopisto, professori Seppo Honkanen, Aalto-yliopisto, tutkimusprofessori Markus Linder, VTT, sekä professori Ulla Ruotsalainen, Tampereen teknillinen yliopisto. Hallintoviraston asiantuntijoina ryhmässä ovat toimineet johtava tiedasiantuntija Pentti Pulkkinen ja tiedeasiantuntija Samuli Hemming, luonnontieteiden ja tekniikan tutkimus sekä ohjelmapäällikkö Saila Seppo ja ohjelmapäällikkö Anssi Mälkki, ohjelmayksikkö. Valmisteluryhmä kokoontui seitsemän kertaa ja järjesti marraskuussa 2010 ohjelman valmistelun kannalta keskeisen tutkivan työpajan, johon osallistui 70 tutkijayhteisön jäsentä. Työpajan osallistujilla oli mahdollisuus kehittää ohjelman teemoja kolmessa eri työryhmässä. Lisäksi ohjelmamuistion luonnos asetettiin nähtäväksi ja kommentoitavaksi Suomen Akatemian wwwpalveluun maaliskuussa 2010. Suomen Akatemian hallitus päättää syksyllä 2011 ohjelmaan varattavasta rahoituksesta vuoden 2012 myöntövaltuudesta. Tutkimusohjelma on suunniteltu viisivuotiseksi ja päätökset mahdollisista lisähauista vuoden 2011 jälkeen tehdään ohjelman johtoryhmän esityksestä myöhemmin. 3

1 TUTKIMUSOHJELMAN TAUSTA Bio- ja ympäristöntutkimuksessa, luonnontieteissä ja tekniikassa sekä lääketieteissä tehtävä perustutkimus on nykyään huomattavalta osalta erilaisten materiaalien tutkimusta. Kokeellisesti ja laskennallisesti pystytään kokoamaan monimutkaisia rakenteita lähtien perusilmiöiden ymmärtämisestä, ja rajapinta perinteisen materiaalitutkimuksen ja vastaavien emotieteiden välillä on liudentumassa. Tulevaisuuden materiaalitutkimus on entistä enemmän yhteistyötä eri tieteenalojen välillä. Suomen kaltaiselle korkean teknologian yhteiskunnalle materiaalitieteen ja -teknologian merkitys on suuri. Ala tukee elinkeinoelämän kannalta merkittävää teollisuutta parantaen sen kilpailukykyä ja mahdollistaa aivan uudenlaisten teknologioiden kehittämisen sovelluksiin, joita voidaan myöhemmin hyödyntää kaupallisesti. Jälkimmäisestä hyvä esimerkki on hiilen uudet olomuodot, nanoputket, fullereeni ja grafeeni, joiden sovellusmahdollisuuksia etsitään kuumeisesti, sekä kansainvälisesti että Suomessa. Materiaalitutkimuksen merkitys teollisuudelle on Suomessa ymmärretty ja sillä on merkittävä asema monilla Strategisen huippuosaamisen keskittymien (SHOK) tutkimusagendoilla. Myös Tekesillä on ollut useita teknologiaohjelmia ja muuta rahoitusta edistyksellisten materiaalien kehittämiseen. Ajankohtaisia tutkimuskysymyksiä tarkastellaan usein liittyen ihmiskunnan suuriin haasteisiin, joita on identifioitu eri tahoilla. Näille on yhteistä melko geneerinen tutkimuksen asettelu, joka vaatii poikkitieteellisiä menetelmiä ja ratkaisuja. Ilmaston monitorointi eri ympäristöissä, lääketieteen uudet sovellukset tai energiateknologian tarpeet edellyttävät uusien materiaalien kehittelyä ja tutkimusta. Materiaalitutkimuksen tuomat sovellukset palvelevat monenlaisia ongelmia kaikilla mainituilla alueilla. Euroopan komissio on tutkimuksen puiteohjelmissaan rahoittanut materiaalien tutkimusta erillisenä tutkimusalueena neljännestä puiteohjelmasta (1994-) alkaen. Seitsemännessä puiteohjelmassa (2007 2013) materiaalitutkimus on osa NMP-Teemaa (Nanosciences, nanotechnologies, materials and new production technologies). Materiaalitutkimuksella nähdään olevan vahvat linkit useisiin muihinkin 7. puiteohjelman teema-alueisiin, joista erityisesti mainitaan terveys, bioteknologiat, tietotekniikka, energia, kuljetus sekä ympäristö. Puiteohjelman tutkimuksella on komission näkökulmasta leimallisesti linkki eurooppalaisen kilpailukyvyn kehittämiseen ja sitä kautta kansalaisten hyvinvoinnin lisäämiseen. Materiaalitutkimuksen jatkuva mukanaoloa voidaan pitää selkeänä viestinä siitä, että myös Komission näkökulmasta alan tutkimusta pidetään yhtenä tärkeistä poikkileikkaavista, mahdollisuuksia luovista teknologioista. Materiaalien kehitys on aina vienyt yhteiskuntaa teknistaloudellisesti eteenpäin. Muinaisessa Egyptin kulttuurissa tunnettiin eri materiaalit ja niitä osattiin verrata mm. kovuuden suhteen, mikä oli tärkeää rakennettaessa. Prosessiteollisuudessa materiaalit ja niiden tuntemus ovat oleellisia korroosionkeston ja prosessien turvallisuuden vuoksi. Uudet kestävän kehityksen prosessit saattavat vaatia korkeita lämpötiloja ja sitä kautta entistä kehittyneempiä materiaaleja. Materiaaleihin on aina voitava luottaa: tämä on käyttökelpoisuuden avainkysymyksiä. Laitekehityksessä on trendinä usein pienempi koko ja keveys ja nämä toivotut ominaisuudet savutetaan myös materiaaleja kehittämällä. Materiaalien kehitys liittyy voimakkaasti turvalliseen ympäristöön, esimerkkinä voi mainita halogeenittomat palonestoaineet. Materiaalinkehitystä tehdään aina ja sen on tapahduttava tutkimustiedon perusteella. 4

1.1 MATERIAALITUTKIMUS SUOMESSA Materiaalitutkimus on monitieteinen tutkimusala, joka hyödyntää varsinkin fysiikan, kemian ja biologian ilmiöitä soveltaen niitä yhä moninaisempiin kohteisiin. Suomessa materiaalitutkimuksen kenttä on 2000-luvun aikana laajentunut ja monipuolistunut huomattavan nopeasti, seuraten hyvin kansainvälistä kehitystä. Suomen Akatemian vuonna 2010 uudistetussa tutkimusalaluokituksessa näitä trendejä on pyritty seuraamaan. Materiaalitutkimuksen asema on aiempaa korostetumpi; se esiintyy omana alanaan "Materiaalitiede ja -tekniikka", jolle on valittavissa kuusi alalajia. Lisäksi uutena tutkimusalana on tällä hetkellä aktiivisena oleva "Nanotiede ja -tekniikka", joka on suurelta osin materiaalitutkimusta. Materiaalitutkimusta sisältyy myös lääketieteellisen tekniikan, prosessitekniikan, elektroniikan, biofysiikan ja -kemian, biolääketieteen sekä farmasian tutkimushankkeisiin. Akatemian rahoitus materiaalitutkimukselle on merkittävä. Suomen Akatemian ja Tekesin vuonna 2006 teettämä ennakointiraportti FinnSight 2015 tarkastelee kymmentä tieteen ja teknologian teema-aluetta, joissa Suomella nähdään erityisesti tarvetta ja mahdollisuuksia toimia tutkimuksen eturintamassa. Näistä yksi alue on materiaalit. Materiaalien käyttö aiempaa tehokkaammin ja paremmin on tulevaisuuden keskeinen haaste, jossa Suomen on korkean elintason ja teknologian maana oltava maailman kärjessä. Suomen Akatemian vuonna 2009 laatima Tieteen tila ja taso -raportti tarkastelee toimikuntien toimialoja tutkimusaloittain. Materiaalitutkimuksen kohdalla tuodaan esiin Suomessa oleva kansainvälisen tason osaaminen kokeellisessa ja teoreettisessa tutkimuksessa sekä mallinnuksessa. Tulevaisuuden keskeisinä tutkimusalueina mainitaan energiateknologian materiaalit sekä komposiitit ja hybridimateriaalit. Näille, kuten monille tulevaisuuden edistyksellisille materiaaleille on ominaista kyky reagoida niiden ympäristön olosuhteisiin älykkäällä tavalla. Nykyisessä maailmassa raakaaineiden saatavuus, materiaalien energiatehokkuus ja niiden funktionaalisuuden luotettavuus suljetuissa ympäristöissä, kuten ihmiskehossa, ovat entistä suurempia haasteita. Akatemiaan loppuvuonna 2008 saapunut Ohjelmoitavien materiaalien tutkimusohjelma-aloite (alun perin nimellä "Materiaalien ohjelmoitavuus") sopii erityisen hyvin nyt toteutettavaksi tutkimusohjelmaksi. Se jatkaa Akatemian vahvaa rahoituspohjaa materiaalitutkimukselle, mutta samalla fokusoi tutkimuskohteita sille alueelle, jossa tulevien materiaalien ominaisuuksia ja käyttötarkoitusta voi vain arvailla. Tässä on Suomen mahdollisuus yhdistää monitieteisesti asiantuntemusta ja löytää aivan uudenlaisia materiaaleja. Ohjelmoitavat materiaalit muodostavat uuden, nousevan tutkimusalan, jonka kehityksessä Suomi voi toimia aloitteentekijänä. Tällaisia materiaaleja kehittyy jatkuvasti mm. nano- ja biotekniikan myötä, ja ohjelmoitavat materiaalit voivat mullistaa funktionaalisten materiaalien käytettävyyden. Ohjelmoitavilla materiaaleilla on sisäänrakennettu kyky prosessoida ympäristöltään saamaansa tietoa, ja niillä on sovelluskohteita sekä mikroskooppisissa että makroskooppisissa systeemeissä. 1.2 YHTEYDET MUIHIN AKATEMIAN TUTKIMUSOHJELMIIN Suomen Akatemia on rahoittanut materiaalitieteen tutkimusta Luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen yleisistä määrärahoista (v. 2010 alkaen: Akatemiahankkeet) sekä tutkimusohjelmista. Tutkimusohjelmien osalta erityisesti vuosina 2007 2010 toteutettu nanotieteen tutkimusohjelma FinNano sisälsi useita hankkeita, jotka voidaan katsoa materiaalitieteen alalle kuuluviksi. Vuonna 2010 käynnistyi Fotoniikan ja modernien kuvantamismenetelmien tutkimusohjelma, jossa puolestaan rahoitetaan kansainväliset yhteishankkeet mukaan lukien yhteensä 26 hanketta. Näistä noin puolessa materiaalien tutkimuksen osuus on merkittävä. 5

Yllämainittujen selkeästi materiaalitiedettä sisältävien ohjelmien lisäksi Kestävä tuotanto ja tuotteet (KETJU; 2006 2010) ja Kestävä energia (SusEn; 2008 2011) -tutkimusohjelmissa on useita hankkeita, joissa materiaalien tutkimuksella on merkittävä osuus. Vuonna 2010 alkaneen Laskennallisten tieteiden tutkimusohjelman (LASTU; 2010 2015) hakemuksissa vuonna 2009 oli myös useita laskennallisen materiaalitieteen hankkeita, jotka eivät kuitenkaan kovassa karsinnassa tulleet rahoitetuiksi. FinNano-ohjelman loppuarvioinnin yhteydessä tehtiin kysely suomalaisten nanotiedettä tekevien tutkijoiden keskuudessa siitä, millaisena tutkimus nähdään vuonna 2020 ( visio 2020 ). Materiaalitiede oli vastauksissa vahvasti edustettuna. Lisäksi on merkillepantavaa, että tutkimustulosten soveltaminen energiaan liittyviin kysymyksiin nostettiin useassa vastauksessa erityisesti esille. Tutkimusohjelma voidaan nähdä osana jatkumoa, jossa yhdistyy tutkijalähtöinen ja strategisesti kohdennettu ohjelmarahoitus alalla, joka on vahva Suomessa. Tämän ohjelman tavoitteena on asettaa tähtäin aiempaakin kauemmaksi: visioiden ja vielä määrittelemättömien tavoitteiden tieteellisen perustan luomiseen. 6

2 TUTKIMUSOHJELMAN TAVOITTEET Tutkimusohjelmassa pyritään tavanomaista korkeampaan tieteelliseen kunnianhimoisuuteen. Ohjelman ensisijaisena tavoitteena on tuottaa kansainvälisesti merkittäviä uusia avauksia ohjelmoitavien materiaalien tutkimuksessa. Tämä edellyttää tutkimushankkeissa työskentelevien ryhmien vahvaa sitoutumista tutkimussuunnitelman tavoitteisiin. Tutkimusohjelmassa on tarkoitus synnyttää uutta tutkimusyhteistyötä, jonka tuloksena tulee syntyä korkean vaikuttavuuskertoimen omaavissa sarjoissa julkaistuja artikkeleita. Ohjelmoitavat materiaalit on käsitteenä vielä melko uusi alue. Tämä on Suomelle aivan erityinen mahdollisuus, koska alalle ei vielä ole muodostunut vakiintuneita menetelmiä standardeista puhumattakaan. Suomen materiaalitutkimusyhteisön vahvuutena on hyvä keskinäinen verkottuminen, myös teollisuuden kanssa. Lisäksi kansainväliset kontaktit ovat maassamme erittäin hyvät ja vakiintuneet, mistä ovat osoituksena monet materiaalitutkimuksen alan menestyksekkäät kansainväliset yhteishaut Akatemian ja esim. Venäjän ja Japanin kanssa. Suomen tutkijayhteisö tietää, mitä maailmalla tapahtuu. Tämän tutkimusohjelman tavoitteena on auttaa löytämään alueita, joilla Suomi voi olla maailman eturintamassa. Tutkimussuunnitelmien tieteelliseen laatuun sekä hakijoiden kompetenssiin kiinnitetään erityistä huomiota. Tavoitteet on asetettava kansainväliseen tasoon verrattuna korkealle, nykyisen state-ofthe-artin yläpuolelle. Tekijöillä tulee olla tähän riittävä kompetenssi ja valmius siirtyä uusille alueille. Hankkeisiin liittyvät epäonnistumisen riskit on tiedostettava. Tutkimushankkeiden tuloksena voi syntyä uusia materiaaleja tai menetelmiä, joita tulevaisuuden materiaalitutkimus voi edelleen kehittää. Vähintään yhtä tärkeää on lisätä ymmärrystä uudentyyppisten materiaalien ominaisuuksista tutkimushypoteeseja testaamalla. Tutkimusohjelmaan valittavien hankkeiden tulee pyrkiä entistä syvällisempään ymmärrykseen tutkittavista ilmiöistä sekä sisältää uudenlaisia monitieteisiä näkökulmia. Tutkimusohjelmassa yhdistetään suomalaista huippuosaamista eri tieteenaloilta. Suomen Akatemian tutkimusohjelmille yhteisten tavoitteiden mukaisesti kannustetaan tutkijoiden kansainvälisen yhteistyön lisäämistä. Erityisen tärkeää tämä on nuorten tutkijoiden osalta. Eturintamatutkimuksessa kansainvälisen yhteistyön merkitys maailman huippuryhmien kanssa korostuu. Yhteistyö kansainvälisesti korkeatasoisimpien ryhmien kanssa ja liikkuvuus ryhmien välillä on ohjelman tavoite. 7

3 OHJELMAN AIHEALUEET Tavoitteena on luoda tutkimusohjelmasta kokonaisuus kattaen monipuolisesti ne tutkimusalat, joilla materiaalien uusilla ominaisuuksilla on merkitystä. Tutkimusohjelmaan sisällytettävät hankkeet voivat olla puhdasta materiaalien perustutkimusta ilman suoranaista sovelluskohdetta. Toisaalta on mahdollista kehittää uusia materiaaleja tai niiden ominaisuuksia johonkin tiettyyn tarkoitukseen. Ohjelmoitavilla materiaaleilla on käyttökohteita esimerkiksi lääketieteen, tieto- ja informaatioteknologian, biotekniikan ja energiatekniikan sovelluksissa. Tutkittavien systeemien voi ajatella olevan yhtä hyvin mikro- kuin makroskooppisia. Edellä mainitussa Tieteen tila ja taso -raportissa (2009) korostetaan materiaalitutkimuksen pitkäjänteistä luonnetta. Tutkimusohjelmassa on hankkeita valittaessa erityisen tärkeää mahdollistaa myös sellaisten ratkaisujen ideointi, joissa sovelluskohteesta tai lopputuotteesta ei vielä ole aavistustakaan. Tutkijalähtöinen, tieteelliseen uteliaisuuteen perustuva tutkimus kuuluu myös ohjelman piiriin. Tutkimusohjelman hankesuunnitelmissa tulee tuoda esille, miten esitetty menetelmä tai teknologia muuttaa tai parantaa nykyisiä ja mitä etua sen käyttämisestä on. Erityisesti on esitettävä, miten ohjelmoitavuuden käsite ymmärretään kyseisessä tutkimuksessa ja miten hakijat perustelevat hankkeen kuulumisen juuri tähän ohjelmaan. Ongelmalähtöisissä hankkeissa eri alojen tutkimusryhmien yhteistyö voi olla erityisen hedelmällistä, kun samaa ongelmaa lähestytään eri suunnista. Hankkeeseen on tärkeää sisällyttää tarvittava eri alojen korkeatasoinen asiantuntemus. Ongelmalähtöiset hankkeet ovat usein eri tutkimusryhmien yhteisiä konsortioita, mutta hankkeet voivat olla myös pienempiä. Materiaalitutkimus on kehittymässä kohti materiaalien ominaisuuksien yhä parempaa hallintaa ja ennustettavuutta. Nämä ominaisuudet voivat olla mekaanisia, itseään korjaavia tai optisia, ne voivat liittyä esimerkiksi läpäisykykyyn, reagointiin, muodon muistamiseen, tiheyteen tai sähkönjohtokykyyn. Ominaisuuksien suunnittelu ja rakentaminen edellyttävät materiaalien rakenteen hallintaa molekyyli- tai nanoskaalasta rakenteellisen hierarkian kautta aina makroskooppisiin kokoluokkiin. On tunnettava molekyylien väliset vuorovaikutukset ja itseorganisoituvat prosessit. Parhaimmillaan lisääntynyt tieto mahdollistaa materiaalien useiden ominaisuuksien yhtäaikaisen suunnittelun. Syvällinen ymmärrys materiaalin rakenteen ja toiminnan välillä antaa useita mahdollisuuksia kehittää materiaalien ohjelmoitavuutta. Ohjelmoitavuuden käsite materiaaleissa voidaan ymmärtää hyvin monella tavalla. Tässä ohjelmamuistiossa ei haluta ennalta rajata käsitteellisesti mitään ohjelmoitavuuden määritelmää pois. Seuraavassa on kuitenkin esimerkkien kautta tarkasteltu ohjelmoitavuuden mahdollisia sovellusalueita. Itseorganisoituvuus voidaan ohjelmoida aineeseen halutun rakenteen aikaansaamiseksi. Tällä tavalla voidaan myös ehdollisesti siirtyä vaihtoehtoisiin rakenteisiin. Materiaali voi reagoida ympäristön muutoksiin tavoilla, jotka johtavat hyvinkin erilaisiin materiaalin ominaisuuksiin. Tällaiset muutokset voivat olla palautuvia tai ei-palautuvia. Sisäänrakennettu rakenteen ja toiminnan vuorovaikutus antaa mahdollisuuden kytkeä pois joitain ominaisuuksia käyttämällä reagoivia elementtejä kuten molekylaarisia reseptoreita tai kytkimiä. Näin esimerkiksi läpäisykyky voidaan ohjelmoida muuttuvaksi valittujen herättäjäaineiden esiintyessä. 8

Anturien tai lääketieteellisten materiaalien suunnittelussa ohjelmoitavuus tuo ilmeisiä hyötyjä, mutta sillä voi olla vaikutusta myös materiaalien uudelleen käyttöön tai elinkaareen. Esimerkiksi kalliiden tai ympäristöystävällisten komponenttien toiminnan palautuminen voi olla osa ohjelmoitua käytöstä. Esimerkkejä ohjelmoitavuudesta voi löytää siirryttäessä biologisista materiaaleista biologisia toimintoja jäljitteleviin materiaaleihin. Sovelluskohteita voivat olla ihmisen varaosat ja ympäristöön reagoivat antiseptiset tai antibakteeriset materiaalit. Ohjelmoitavuus sekä rakenteen ja soluviestinnän toiminnallinen yhteys on läsnä useimmissa edistyksellisissä biologisissa materiaaleissa, mutta toistaiseksi tämänhetkisen materiaaliteknologian ulottumattomissa. Energiatekniikan alueelta ohjelmoitavilla materiaaleilla on monia mahdollisia sovelluskohteita. Polttokennojen tai aurinkopaneelien kehitys vaatii materiaaleilta uusia ominaisuuksia samoin kuin materiaalit, joita tarvitaan tuulivoiman ja bioenergian kaupallistamisessa. Kun uusia energiamuotoja kehitetään ja kaupallistetaan, kohdataan usein vaatimuksia, joissa materiaalilta vaaditaan muun muassa korkeiden lämpötilojen pitkäaikaista kestoa, lujuutta, halpuutta, stabiiliutta. Ohjelmoitava materiaali voisi käyttäytyä eri olosuhteissa eri lailla tarkoituksenmukaisesti. Tietoliikenteen suurimpia haasteita on sähköisten signaalien korvaaminen optisilla aiempaa laajemmin. Kustannus- ja energiatehokkuus vaativat komponenttien lämpötilan kontrolloimisen välttämistä - ääriesimerkkinä sisäisten optisten liityntöjen tulisi toimia piisirulla, jonka lämpötila voi käytössä vaihdella huomattavasti. Myös materiaalien monia optisia ominaisuuksia on tarpeen parantaa mikro/nanokoon komponenttien toteuttamiseksi, samalla säilyttäen mm. alhaiset optiset vaimennukset. Ohjelmoitavat materiaalit saattavat tarjota uusia ratkaisumalleja massaräätälöintiin (mass customization), jonka keskeisin tavoite on kehittää, valmistaa, markkinoida ja toimittaa kohtuuhintaisia varioituvia tuotteita ja palveluita, jotka täyttävät asiakkaiden yksilölliset tarpeet. Materiaalien ohjelmoitavuus voidaan liittää osaksi tuotteiden valmistusprosessia, jolloin palauttamattomasti tai uudelleen ohjelmoinnilla saadaan tuotettua asiakkaiden tarpeet täyttävät ratkaisut. Materiaaliin liitetty älykkyys voisi myös estää tuotteen kopioinnin. Ohjelmoitavilla materiaaleilla on monia mahdollisuuksia myös tekstiileissä. Ympäristöönsä reagoiva vaatetus voi estää ihmisen altistusta sääolosuhteille. Vaatetus voi hoitaa käyttäjäänsä, parantaa iho-oireita tai lääkitä haavoja. Tekstiilit voivat auttaa lasten hoidossa ja kaitsemisessa ohjelmoitujen hälytysten avulla. Myös esimerkiksi puolustusvoimien tehtävissä ja eri urheilulajeissa tarvitaan tekstiilejä, joilla on erikoisominaisuuksia. 9

4 TUTKIMUSOHJELMAN TOTEUTUS 4.1 OHJELMAN RAHOITUS Ohjelmoitavat materiaalit (OMA) on Suomen Akatemian rahoittama tutkimusohjelma. Ohjelmaa koordinoi Akatemiassa ohjelmapäällikkö. Tutkimusohjelma on suunniteltu viisivuotiseksi ja rahoitettavaksi vuosina 2012 2016. Suomen Akatemian hallitus päättää ohjelman rahoituksesta marraskuussa 2011. Akatemia rahoittaa tutkimushankkeiden ja -konsortioiden tekemää monitieteistä tutkimusta. Konsortio on yhteisen tutkimussuunnitelman ohjaamana toimiva määräaikainen itsenäisten osahankkeiden kokonaisuus, jossa suunnitelmallisella yhteistyöllä pyritään tavanomaista hankeyhteistyötä mittavampaan lisäarvoon. 4.2 KANSALLINEN YHTEISTYÖ Akatemia tekee ohjelmassa yhteistyötä Tekesin Toiminnalliset materiaalit -ohjelman kanssa. Tekesin ohjelman hankkeiden keskeisinä aiheina ovat materiaalien ja niiden ominaisuuksien ymmärtäminen, hallinta ja toiminnallisuuksien räätälöinti, valmistettavuus, sovellutukset sekä materiaalien elinkaari ja sen hallinta. Ohjelmassa rakennetaan arvoketjuja kansallisen ja kansainvälisen verkottumisen avulla. Strategisen huippuosaamisen keskittymien (SHOK), erityisesti Metsäklusteri Oy:n ja FIMECC Oy:n tutkimusstrategioissa on edistyksellisten materiaalien tutkimuksella ilmeinen rooli. Yhteistyön mahdollisuuksia myös muiden SHOK:ien kanssa selvitetään. 4.3 KANSAINVÄLINEN YHTEISTYÖ Ohjelma pyrkii yhteistyöhön niiden maiden tutkimusrahoittajien kanssa, joissa tehdään korkeatasoista ja suomalaisen materiaalitutkimuksen kannalta kiinnostavaa tutkimusta. Suomen Akatemia ja Intian Department of Science and Technology (DST) avasivat keväällä 2011 yhdessä haun suomalais-intialaisen nanomateriaalien tutkimuksen rahoittamiseksi. Haun kautta rahoitettaville hankkeille tarjotaan mahdollisuus liittyä osaksi tutkimusohjelmaa. Yhteiseurooppalaisen ERA.Net RUS -hankkeen keväällä 2011 avattu pilottihaku otsikolla Innovative materials and cutting edge technological processes liitetään tutkimusohjelmaan. Osallistujamaita ovat Suomen lisäksi Espanja, Kreikka, Norja, Puola, Ranska, Saksa, Sveitsi, Turkki, Venäjä ja Viro. Rahoituspäätökset tehdään alkuvuodesta 2012. Myöhemmästä kansainvälisestä yhteistyöstä päätetään erikseen. 4.4 AIKATAULU Ohjelman vuoden 2011 haun aiehaku järjestetään syyskuussa 2011. Haku toiseen hakuvaiheeseen kutsutuille hankkeille avautuu tammikuussa 2012. Rahoituspäätökset tästä hausta tehdään vuoden 2012 alkupuolella. Akatemia rahoittaa enintään nelivuotisia yksittäisiä hankkeita ja konsortiohankkeita vuosina 2012 2016. Hankkeiden rahoituskausi on neljä vuotta ja rahoituskausi alkaa viimeistään 1.6.2012 ja päättyy viimeistään 31.8.2016. 10

Ohjelman haku on kaksivaiheinen. Ensimmäisessä vaiheessa toimitettavat aiehakemukset ovat lyhyehköjä suunnitelmia. Ohjelman johtoryhmä tekee Akatemian hallituksen asettamalle ohjelmajaostolle esityksen hankkeista, jotka aiehakemusten perusteella parhaiten täyttävät ohjelman tavoitteet. Varsinaiseen hakuun osallistuville ilmoitetaan jaoston päätöksestä joulukuun 2011 alussa. Hakijat, joilta pyydetään varsinainen hakemus, laativat täydellisen tutkimussuunnitelman ja jättävät sen Akatemian verkkoasiointiin 15.2.2012 klo 16.15 mennessä. Hakuaika on ehdoton. Hakemusten tieteelliseen arviointiin perustuen ja ohjelman tavoitteet huomioon ottaen johtoryhmä valmistelee ehdotuksen rahoitettavista hankkeista ohjelmajaostolle, joka tekee rahoituspäätökset keväällä 2012. Muut mahdolliset kansainväliset haut ja yhteishaut toteutuvat rahoittajakumppanien kanssa erikseen sovittavassa aikataulussa. 4.5 JOHTORYHMÄ Tutkimusohjelmaa johtaa johtoryhmä, joka koostuu Akatemian toimikuntien jäsenistä, sidosryhmien edustajista sekä asiantuntijajäsenistä. Johtoryhmään voidaan lisäksi kutsua muita asiantuntijoita. Johtoryhmän jäseninä toimivat seuraavat henkilöt: puheenjohtajana professori Heli Jantunen, luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta, ja varapuheenjohtajana professori Juhani Knuuti, terveyden tutkimuksen toimikunta, sekä jäseninä professori Jaakko Kangasjärvi, biotieteiden ja ympäristön toimikunta, professori Heikki Tenhu, luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen toimikunta, sekä asiantuntijoina professori Seppo Honkanen, Aalto-yliopisto, Principal Scientist Asta Kärkkäinen, Nokia Research Center, teknologia-asiantuntija Markku Lämsä, Tekes, professori Ulla Ruotsalainen, Tampereen teknillinen yliopisto, ja professori Riitta Suuronen, Tampereen yliopisto. Johtoryhmän tehtävänä on: valmistella ohjelma ja tehdä ohjelmajaostolle ehdotus rahoitettavista hankkeista ehdottaa Akatemian toimikunnille ja muille rahoittajille mahdollisia lisähakuja ja/tai lisärahoitusta johtaa ohjelmaa ja vastata sen seurannasta ohjata ohjelman koordinaatiota vastata ohjelman loppuarvioinnista edistää ohjelman tutkimustulosten hyödyntämistä 4.6 OHJELMAN KOORDINOINTI Tutkimusohjelma edistää tutkimushankkeiden kehittymistä ohjelmakokonaisuudeksi aktiivisen tiedonvaihdon ja yhteistyön kautta. Tästä vastaa ohjelman koordinaatio, joka hankkeiden kanssa yhteistyössä edistää ohjelman tavoitteiden toteutumista. Hankkeiden toivotaan näin vahvistavan toisiaan ja ohjelman synnyttävän uudenlaista monitieteellistä tutkimustietoa. Siksi ohjelmaan valittavien hankkeiden johtajilta edellytetään, että he sitoutuvat ohjelman tavoitteisiin ja toimivat aktiivisesti yhteistyössä ohjelman aikana ja arvioitaessa ohjelman tuloksia sen päätyttyä. 11

Ohjelmaan valittujen hankkeiden vastuullisten johtajien tulee: vastata ja raportoida hankkeen tieteellisestä edistymisestä ja rahoituksen käytöstä ohjelmapäällikön ja rahoittajien ohjeiden mukaisesti, varmistaa oma ja tutkimusryhmän jäsenten osallistuminen ohjelmakoordinaation järjestämiin tapaamisiin, seminaareihin ja työpajoihin sekä edistää tiedonkulkua ja yhteistyötä ohjelman tutkimusryhmien välillä, osallistua tutkimusohjelman katsausten, synteesien ja tiedotusmateriaalin tuottamiseen ja jakaa aktiivisesti tietoa ohjelman edistymisestä ja tuloksista julkisilla ja tieteellisillä foorumeilla. Tutkimushankkeet osallistuvat ohjelman kuluessa tutkimustulosten käyttäjien kanssa järjestettäviin tilaisuuksiin ja muihin toimiin, joilla välitetään tutkimustietoa sidosryhmille. Tutkimusohjelman ohjelmakoordinaatiosta vastaa johtoryhmä ja Suomen Akatemian nimeämä ohjelmapäällikkö. Johtoryhmän sihteerinä toimii Akatemian nimeämä projektisihteeri. 4.7 LOPPUARVIOINTI Tutkimusohjelman toteutus ja tuloksellisuus arvioidaan ohjelman päätyttyä. Arvioinnin toteutus määritellään ohjelman kuluessa, mutta arvioinnissa voidaan ottaa huomioon: ohjelman tavoitteiden toteutuminen tutkimusohjelman toteutus (koordinaatio, johtoryhmän rooli, osallistuminen ohjelmaan) ohjelman vaikuttavuuden toteutuminen kansallinen ja kansainvälinen yhteistyö ohjelmassa tehdyn tutkimuksen saama julkisuus ja näkyvyys Arviointi voidaan tehdä osana laajempaa Akatemian tai kansallisen ohjelmakokonaisuuden arviointityötä ja yhteistyössä muiden kansallisten toimijoiden kanssa. Rahoitettavien tutkimusryhmien tulee raportoida hankkeensa edistymisestä johtoryhmän päättämällä tavalla sekä toimittaa hankkeen päätyttyä tutkimusraportti Suomen Akatemiaan. Raporteista tulee ilmetä mm. hankkeessa tuotetut tieteelliset julkaisut ja ohjelman puitteissa suoritetut opinnäytetyöt. 12

5 HAKUMENETTELY JA HANKKEIDEN ARVIOINTIKRITEERIT 5.1 AIEHAKEMUKSET Akatemian verkkoasiointi avautuu 6.9.2011 ja aiehakemukset on jätettävä asioinnin kautta viimeistään 30.9.2011 klo 16.15. Hakuaika on ehdoton. Hakemukseen liitetään vain pyydetyt liitteet ja niiden on oltava Akatemian ohjeiden mukaisia. Liitteet laaditaan englannin kielellä. Aievaiheen hakemusten arvioinnin kriteerinä on luvussa 2 kuvattujen ohjelmalle asetettujen tavoitteiden toteutuminen. Akatemia tekee päätökset joulukuun 2011 alkuun mennessä varsinaiseen hakuun pyydettävistä hakemuksista. Akatemia tiedottaa tästä verkkosivuillaan ja ilmoittaa päätöksestä kirjallisesti hakijoille. Aiesuunnitelman tärkein osuus ovat hakijan omat perustelut ohjelman tavoitteiden toteutumiselle. Kansainvälinen asiantuntijapaneeli arvioi toisessa vaiheessa tutkimuksen ja toteutettavuuden yksityiskohdat uudelleen jatkoon kutsuttujen osalta. Katteettomien perustelujen tai epärealististen suunnitelmien esittäminen hankkeen viemiseksi aiehakuvaiheesta eteenpäin ei ole eduksi. Ohjelman johtoryhmä tekee aiesuunnitelmien perusteella esityksen hakemuksista, jotka parhaiten täyttävät ohjelman tavoitteiden kriteerit. 5.2 VARSINAISET HAKEMUKSET Hakijat, joilta pyydetään varsinainen hakemus, laativat täydellisen tutkimussuunnitelman ja jättävät sen Akatemian verkkoasiointiin 15.2.2012 klo 16.15 mennessä. Hakuaika on ehdoton. Hakemusten tieteelliseen arviointiin perustuen ja ohjelman tavoitteet huomioon ottaen johtoryhmä valmistelee ehdotuksen rahoitettavista hankkeista ohjelmajaostolle, joka tekee rahoituspäätökset keväällä 2012. 5.3 ARVIOINTIKRITEERIT Kansainvälinen asiantuntijapaneeli arvioi hakemusten tieteellisen tason. Arviointikriteerejä ovat: hankkeen/konsortion soveltuvuus tutkimusohjelmaan tutkimussuunnitelman tieteellinen laatu ja innovatiivisuus tutkimussuunnitelman toteuttamiskelpoisuus tutkimuksen kansallinen ja kansainvälinen yhteistyöverkosto sekä tutkijoiden liikkuvuus tutkijankoulutus ja tutkimusympäristön kehittäminen hakijan/tutkimusryhmän/konsortion pätevyys tutkimuksen monitieteisyyden ja tieteidenvälisyyden edistäminen Asiantuntijoille annettavat yksityiskohtaiset hakemusten arviointiohjeet löytyvät Akatemian verkkosivuilta osoitteesta www.aka.fi > Tutkijalle > Hakemusten arviointiohjeet. Näihin tutustuminen on hyödyllistä. 13

6 LISÄTIETOJA Tämän ohjelmamuistion saa Suomen Akatemian www-sivuilta osoitteesta www.aka.fi/oma. Ohjelmapäällikkö Ohjelmapäällikkö Saila Seppo Anssi Mälkki Suomen Akatemia Suomen Akatemia Puh. 09 7748 8335, 040 591 3518 Puh. 09 7748 8300, 040 702 7921 Projektisihteeri Melisa Huhtakangas Suomen Akatemia Puh. 09 7748 8333, 040 154 5423 Sähköposti: etunimi.sukunimi@aka.fi Faksi: 09 7748 8299 Postiosoite: Suomen Akatemia 31.8.2011 saakka: PL 99 (Vilhonvuorenkatu 6), 00501 Helsinki 1.9.2011 alkaen: PL 131 (Hakaniemenranta 6), 00531 Helsinki 14