TV programa
 

Horoskopai
 
SEKITE MUS Registruotiems varototojams
Paieška
LIETUVAKOMENTARAIPASAULISKULTŪRAISTORIJALŽ REKOMENDUOJAEKONOMIKASPORTAS
Šeima ir sveikataPrie kavosŽmonėsGimtasis kraštasMokslas ir švietimasTrasaKelionėsKonkursaiNamų pasaulisGamtaAugintiniai
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS

Apie negirdimus garsus ir naujas medžiagas

2015 02 25 6:00
Lietuvos mokslo premijos laureatai Vilniaus universiteto mokslininkai Daumantas Čiplys (iš dešinės), Romualdas Rimeika ir Vytautas Samulionis. Romo Jurgaičio (LŽ) nuotrauka

Akustinės bangos, arba tiesiog garsai, mus supa visą gyvenimą. Žmogus girdi iki keliolikos tūkstančių virpesių per sekundę. Vilniaus universiteto (VU) fizikai Daumantas Čiplys, Romualdas Rimeika, Vytautas Samulionis tyrimams taiko garsus, kurių dažnis - šimtai milijonų virpesių per sekundę. Jie negirdimi ir akustinės bangos tokios trumpos, kad paleistos į tiriamą medžiagą leidžia "pačiupinėti" atskirus atomus, elektronus, fotonus.

Mokslininkams visada svarbiausia generuoti naują, pasaulyje dar nežinomą idėją. VU Fizikos fakulteto Radiofizikos katedros tyrėjai D. Čiplys, R. Rimeika ir V. Samulionis vieni pirmųjų pasaulyje aukšto dažnio tūrinių ir paviršinių akustinių bangų metodus pritaikė šiuolaikinėms medžiagoms - feroelektriniams fosforo chalkogenidams, multiferoikams, polimerams ir elastomerams su nanointarpais, III grupės elementams nitridams bei nanostruktūriniams porfirinams ir grafeno plėvelėms – tirti. Pirmieji ištyrė šviesos ir akustinių bangų sąveiką nitriduose.

Fizikinės akustikos srityje dirbantys VU mokslininkai D. Čiplys, R. Rimeika ir V. Samulionis už 1999-2014 metų darbų ciklą „Aukštadažnės akustinės bangos feroelektriniuose kristaluose, plačiatarpiuose puslaidininkiuose ir nanostruktūriniuose dariniuose” įvertinti Lietuvos mokslo premija. Atlikta kompleksinė akustinių, akustoelektrinių ir akustooptinių reiškinių šiuose dariniuose studija išplėtė žinias apie jų fundamentaliąsias savybes, akustinių bangų sklidimo bei sąveikos juose procesus ir parodė taikymo galimybes šiuolaikinės bei ateities elektronikos, medžiagotyros, telekomunikacijų, sensorikos (jutiklių) srityse.

Su mėlynąja-ultravioletine revoliucija

"Mūsų tyrimų laikotarpis, maždaug pirmasis šio amžiaus dešimtmetis, kaip tik sutapo su naujos medžiagų klasės - vadinamųjų III grupės elementų galio ir aliuminio nitridų - atsiradimu. Apie audringą jų tyrimų ir taikymų plėtrą sakoma, kad įvyko mėlynoji-ultravioletinė revoliucija, nes būtent nitridai leido sukurti mėlynos ir ultravioletinės spinduliuotės puslaidininkinius lazerius bei šviesos diodus. Kitos puslaidininkinės medžiagos negalėjo to užtikrinti", - pasakojo prof. D. Čiplys.

Už nitridų sukūrimą ir įdiegimą japonų fizikai pernai apdovanoti Nobelio premija. Lietuvių mokslininkai vieni pirmųjų pritaikė akustines bangas nitridams tirti ir pirmieji ištyrė šviesos bei akustinių bangų sąveiką juose.

"Jau turėjome akustinių bangų taikymo patirties ir pirmieji stebėjome šių bangų sukeliamą šviesos difrakciją nitridų sluoksniuose. Tai būdas valdyti šviesą, - aiškino VU Fizikinės akustikos laboratorijos vadovas. - Optiniam ryšiui ir kitokioms optinėms signalo apdorojimo sistemoms reikia šviesos valdymo - keisti šviesos galią, intensyvumą, šviesos sklidimo kryptį, spektrą, ir akustinės bangos tam, pasirodo, labai tinka."

Lietuvos mokslininkai atskleidė vadinamojo akustooptinio reiškinio pritaikymo galimybes kuriant tokius šviesos valdymo įtaisus kaip moduliatorius, keičiančius šviesos intensyvumą, deflektorius - jos sklidimo kryptį, derinamuosius filtrus - šviesos spektrą. Pasak prof. D. Čiplio, optinis ryšys nepaprastai svarbus šiuolaikinėms komunikacijoms. Siekiant miniatiūrizuoti optinių signalų apdorojimo grandines ir didinti jų spartą, daug dėmesio skiriama integrinės optikos plėtrai. Jos koncepcija - visų optinių elementų (šaltinių, imtuvų, valdymo įrenginių ir kitų) integravimas nedidelio kristalo paviršiuje, panašiai kaip mikroelektronikos srityje integruojami elektroniniai elementai. VU tyrėjų darbai nitridų akustooptikos srityje - originalus indėlis plėtojant integrinę optiką.

Pranašesni

"Labai svarbus uždavinys, keliamas daugelyje žmogaus veiklos sričių nuo medicinos iki gynybos, - ultravioletinės spinduliuotės registravimas. Sukurta nemažai įvairiais principais veikiančių UV jutiklių, bet kiekvienas sprendimas turi ir pliusų, ir minusų, todėl labai aktuali naujų principų paieška, - kalbėjo prof. D. Čiplys. - Mes iškėlėme idėją panaudoti paviršines akustines bangas nitriduose ultravioletinei spinduliuotei registruoti ir sėkmingai ją įgyvendinome."

VU mokslininkai pirmieji pasaulyje sukūrė paviršinių akustinių bangų UV jutiklį. Idėja, pasak jos autorių, paprasta. Krintantys ultravioletiniai spinduliai pakeičia nitridų sluoksnio savybes. Pakinta paviršinių akustinių bangų sklidimo parametrai. Tie pokyčiai registruojami ir gaunama informacija apie spinduliuotę bei jos parametrus. Jutiklio pranašumas, palyginti su kitais, - bekontaktis nuotolinis veikimas ir nejautrumas foninei baltai šviesai.

Tarp tyrėjų prioritetų - ir jutikliai porfirinų bei grafeno darinių pagrindu. Prieš kelerius metus Nobelio premija skirta "ateities medžiagos" grafeno atradėjams. Lietuvių fizikams buvo smalsu paleisti paviršines akustines bangas grafeno dariniuose. Šis vienatomis anglies sluoksnis, pasak prof. D. Čiplio, labai tinka įvairiems aplinkos jutikliams. Ar pasikeičia drėgmė, ar atsiranda daugiau kokių nors dujų - grafeno savybės keičiasi. Fizikinės akustikos laboratorijoje sumanyta paviršinėmis akustinėmis bangomis zonduoti tuos pokyčius ir sukurta itin sparčių oro drėgmės jutiklių. Jie gali matuoti labai greitai, per sekundės dalis, ir daug kur būti pritaikyti.

Dar geresnius rezultatus nei grafeno dariniai parodė porfirinų pagrindu sukurti jutikliai. Šios taip pat naujos XXI amžiaus organinės savitvarkės medžiagos, paskleistos ant paviršiaus, organizuojasi į struktūras vos ne kaip gyvas organizmas ir suteikia daug galimybių paviršinių akustinių bangų tyrimams.

Medžiagos viduje

VU Radiofizikos katedros mokslininkų D. Čiplio ir R. Rimeikos tyrimai daugiausia susiję su paviršinėmis, V. Samulionio - su tūrinėmis akustinėmis bangomis. V. Samulionis dirba ultragarso fizikos ir elektroakustikos srityje. Tiria ultragarso sukeltus tiesinius ir netiesinius reiškinius feroelektrikuose, feroelastikuose ir kietuose elektrolituose. Pastaruoju metu mokslininkas nagrinėja naujų sluoksninių polinių medžiagų ultragarsines ir pjezoelektrines savybes bei taikymą akustoelektronikos, pjezotronikos, nanotechnologijų srityse.

"Mūsų svarbiausias tikslas - tirti naujas medžiagas ir suprasti, kas darosi jų viduje. Taikome mažo ilgio, t. y. dešimtųjų milimetro dalių, ir aukšto dažnio - pradedant 10 megahercų - bangas, kad būtų galima patekti į medžiagos vidų ir pasižiūrėti, kas ten yra ir kaip kas keičiasi", - aiškino doc. V. Samulionis.

Pasak tyrėjo, ieškoma naujų pjezoelektrinių medžiagų, naudojamų akustiniams signalams iš elektrinių gauti. Pagrindinis pjezoelektrinių medžiagų taikymas, be kitų sričių, yra akustinė lokacija jūroje ir echolokacija po vandeniu, nes ten elektromagnetinės bangos nesklendžia. Pjezoelektrinių medžiagų yra daug, tačiau kristalinės - brangios, todėl jas keitė pigios keraminės medžiagos. Dabar pasaulio mastu ieškoma joms ekologiškų alternatyvų - medžiagų, neturinčių švino.

Prieš penkiolika metų pradėta bendradarbiauti su Ukrainos Užgorodo universiteto mokslininkais, pagaminusiais pjezoelektrinių medžiagų be švino - alavo fosforo chalkogenidų. VU mokslininkai ėmėsi tas medžiagas tirti, nes jos pasirodė esančios stiprūs pjezoelektrikai. Atlikti fundamentiniai darbai, susiję su tų medžiagų charakterizavimu. Vėliau alavas pakeistas variu arba indžiu. Naujos medžiagos pasidarė sluoksninės, panašios į grafeną, dvidimensinės.

"Iš jų galima padaryti pjezoelektrinius keitiklius 10 megahercų diapozonui. Pjezoelektrinio keitiklio storis turi atitikti pusę bangos ilgio, kad būtų rezonatorius generuoti akustinei bangai iš elektrinio signalo. Naująsias medžiagas galima gaminti vieno milimetro sluoksniais, be to, jose atsirado kitokių įdomių fizikinių reiškinių. Pavyzdžiui, akustinis netiesiškumas. Vėliau jis gali būti pritaikytas įvairiuose funkciniuose prietaisuose. Pasirodo, medžiagos, sudarytos iš daugelio sluoksnių, turi vieną didžiausių dabar žinomų elastinio, arba akustinio, netiesiškumo koeficientų", - pasakojo V. Samulionis.

Akustikas glaudžiai dirba su prof. Jūro Banio grupe, tyrinėjančia medžiagas kitokiais metodais. Naujausias projektas buvo skirtas polimerams su nanodariniais tirti. Tarp jų paprasčiausi organiniai nanodariniai būtų fulerenai, arba anglies nanovamzdeliai. Tačiau ne tik juos, pasak mokslininko, galima dėti į polimerus, kad pakeistų savybes. Polimerų taikymas milžiniškas - pradedant drabužiais ir baigiant automobilių detalėmis.

Bendradarbiaujant ir stiprinant

Pasaulyje ieškant vis geresnių polimerų užsimezgė VU Radiofizikos katedros mokslininkų bendradarbiavimas su naujų medžiagų gamintojais Šveicarijos federaliniame technologijos institute (ETH) Ciuriche ir Weizmanno institute Izraelyje.

Nitridų srityje intensyviai bendradarbiaujama su Renselyro politechnikos institutu JAV. Ten dirbo VU auklėtinis Remigijus Gaška, taip pat Lietuvos mokslo premijos laureatas. Jo įkurta bendrovė „Sensor Electronic Technology“ - pirmaujanti pasaulyje ultravioletinių šviesos diodų gamintoja. VU Fizikinės akustikos laboratorijoje tiriami nitridų sluoksniai atėjo būtent iš dr. R. Gaškos laboratorijos ir Renselyro politechnikos instituto.

Prof. D. Čiplys patikslino, kad pirmiausia VU Puslaidininkių fizikos katedroje akademiko Artūro Žukausko iniciatyva buvo pradėti ir išplėtoti nitridų, jų elektrinių ir optinių savybių tyrimai. Į bendradarbiavimą įsitraukė ir VU Radiofizikos katedros mokslininkai, tyrinėjantys akustines bangas.

VU Fizikinės akustikos laboratorijos ištakos siekia praėjusio amžiaus septintąjį dešimtmetį. Ją įsteigė akademikas Povilas Brazdžiūnas. Sukvietė dirbti jaunus žmones, inicijavo pirmuosius darbus. Tarp tyrėjų buvo V. Samulionis ir D. Čiplys. Pasak mokslininkų, prof. P. Brazdžiūnas davė pradžią fizikinei akustikai, kaip ir daugeliui mokslo šakų Lietuvoje. Tiesiog jautė, kokios kryptys yra aktualios, ir steigė jų branduolius.

DALINKIS:
0
0
SPAUSDINTI
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS
Rubrikos: Informacija:
AugintiniaiEkonomikaFutbolasGamtaĮkainiai
Gimtasis kraštasIstorijaJurgos virtuvėKelionėsInfoblokai
KomentaraiKonkursaiKovos menaiKrepšinisReklaminiai priedai
KultūraLengvoji atletikaLietuvaLŽ rekomenduojaPrenumerata
Mokslas ir švietimasNamų pasaulisPasaulisPrie kavosKontaktai
SportasŠeima ir sveikataTrasaŽmonėsKarjera
Visos teisės saugomos © 2013-2016 UAB "Lietuvos žinios"