TV programa
 

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

Atradimai, keičiantys pasaulį

2010 10 27 0:00
2003 metais VU Fizikos fakultete lankęsis Nobelio premijos laureatas Ž.Alfiorovas (centre) su prof. K.Jarašiūnu (kairėje), akademiku prof. A.Piskarsku, prof. A.Žukausku, prof. J.Vaitkumi ir akademiku prof. J.Požela. Vilniečių fizikų sukurtas prietaisas buvo panaudotas jo pasiūlytai technologijai, 2000 metais įvertintai Nobelio premija, kontroliuoti.
VU Fizikos fakulteto ir Taikomųjų mokslų instituto archyvo nuotrauka

Lipnią kanceliarinę juostelę priklijuokite prie grafitinio pieštuko šerdies ir nuplėškite. Ant jos atsiras mikroskopinių grafeno plėvelių. Atrodytų, taip paprasta, tačiau už šios medžiagos atradimą šiemet skirta Nobelio premija.

Vilniaus universiteto (VU) profesorius Juozas Vaitkus lankėsi Japonijoje, kai buvo paskelbti šių metų Nobelio fizikos premijos laureatai. Į tarptautinį kongresą susirinkę mokslininkai diskutavo ir vertino šį apdovanojimą kaip didžiulį avansą.

Daug žadanti

Sakoma, kad Mančesterio universitete, Didžiojoje Britanijoje, dirbantys du rusų kilmės mokslininkai Andre Geimas ir Konstantinas Novosiolovas sukėlė tikrą revoliuciją, kai 2004 metais jiems pavyko sukurti ypač plonus, vos vieno atomo storio, anglies lakštelius, turinčius visai kitokias fizikines savybes nei kitos anglies atmainos. Grafenu taip susidomėta, kad praėjus šešeriems metams apie jį kalba ir didžiules viltis su šia medžiaga sieja ne tik fizikų pasaulis.

"Grafenas - labai daug žadantis, bet ar jo pažadai išsipildys, dar turės parodyti ateitis, - sakė VU Fizikos fakulteto profesorius, Taikomųjų mokslų instituto Naujų medžiagų tyrimo ir matavimo technologijų skyriaus vedėjas habil. dr. J.Vaitkus. - Ankstesnės Nobelio premijos buvo suteiktos už medžiagas, kurios aiškiai parodė, jog keičia mūsų pasaulį. Pavyzdžiui, plonyčiai dviejų metalų, geležies ir chromo, sluoksniukai sukūrė galimybę, kad egzistuotų DVD. Kitaip sakant, Nobelio premija 2007 metais buvo suteikta už

milžiniškos magnetovaržos efekto atradimą, kuris iš karto atskleidė, jog galima sukurti labai didelės skyros magnetinius įrašus. Šis efektas garantuoja kompaktinių diskų pagerėjimą 300 kartų, jis pakeitė daugelio žmonių gyvenimą. Dabartinę premiją gal būtų galima palyginti su 1956-aisiais paskirtu Nobelio apdovanojimu už 1948 metais sukurtus tranzistorius, kurie tada buvo dar tik daug žadantys. Pažadai pasitvirtino."

Manoma, iš grafeno bus galima sukurti greičiausius tranzistorius. Be to, tokia plona medžiaga turi būti skaidri ir labai didelio elektrinio laidumo, tad gali būti naudojama įvairiuose vaizduokliuose - kompiuterių ar televizorių ekranų technologijos taptų ne tokios sudėtingos, o ir pati medžiaga pigesnė. Kita vertus, labai įdomios grafeno elektrinės savybės. Jis nėra nei metalas, nei puslaidininkis, bet pasistengus galima padaryti arba metalu, arba puslaidininkiu. Būtent tas virsmas, pasak prof. J.Vaitkaus, ir atveria labai plačias galimybes daugelyje mokslinių tyrinėjimų, o gal net praktinio taikymo srityse.

Grafenas yra patraukęs ir Lietuvos mokslininkų dėmesį. Pavyzdžiui, VU Teorinės fizikos ir astronomijos institute prof. Gediminas Juzeliūnas kartu su Kaiserslauterno universiteto (Vokietija) mokslininkais tiria, kaip šviesos bangos sklinda tokiose sistemose kaip grafenas. Fizikos institute taip pat bandoma pradėti grafeno sluoksnių gamybą ir įgyvendinti vienokius ar kitokius praktinius taikymus.

Ir suodžiai, ir deimantai

Kaip pasakojo prof. J.Vaitkus, medžiagą galima sukurti arba atrasti jau egzistuojančią gamtoje. Kadaise chemikai atrado anglies rutulius, vadinamuosius fulerenus. Jų yra ir gamtoje, bet mokslininkai sugebėjo laboratorijoje sukurti ir identifikuoti šią labai perspektyvią medžiagą. Atradimas 1996 metais įvertintas Nobelio chemijos premija. Vėliau buvo sukurti anglies vamzdeliai. Plėtodami darbus jau fizikai atrado, kad galima pagaminti dar vieną medžiagos atmainą.

Anglis gali būti įvairi. Gerai žinomas jos amorfinis sluoksnis - suodžiai, bet ji turi ir tris kristalines modifikacijas. Deimantai - kubiniai anglies kristalai. Šiek tiek kitokie, heksagoniniai, deimantai, iš kurių negalima padaryti briliantų, vadinami lonsdeilitais. Tiesa, jų labai retai aptinkama. Manoma, kad

lonsdeilitų kristalai yra kosminės kilmės - randami po meteoritų smūgių į žemę. Trečia, ko gero, plačiausiai naudojama anglies kristalinė rūšis yra grafitas. Toks daugybės sluoksnių kristalas pasižymi savybėmis, kurios nepamainomos elektrotechnikos srityje.

Mokslinė juvelyrika

Mokslininkai jau seniai atkreipė dėmesį, kad grafito sluoksniai tarpusavyje labai silpnai sukibę, ir numatė galimybę atplėšti tik vieną sluoksnį, tačiau manė jį būsiant nestabilų. Atliekant skaičiavimus nustatyta, kad tokia medžiaga gali turėti labai įdomių savybių, nes elektronų energija joje turi keistą ir kitoms medžiagoms neįprastą pavidalą. Daugybė mokslininkų bandė patikrinti jos išskirtinumą, tačiau nuopelnai pripažinti būtent tiems, kurie labai sėkmingai patobulino būdą, kaip nuo grafito paviršiaus nuplėšti vieno atomo sluoksnį, ir taip išryškino unikalias medžiagos, pavadintos grafenu, savybes. Manoma, bus galima pagaminti labai didelę vieno anglies atomo storio plokštumą.

Medžiagos savybėms ištirti užtenka ir šimtosios milimetro dalies. Dideliame plote net neįmanoma pamatyti, kaip atomai išsidėsto. Bandinys turi būti labai mažas. Tačiau kaip atskirti, kad atplėšei vieną ar kelis sluoksnius. Prasideda, pasak prof. J.Vaitkaus, mokslinės technologijos juvelyrika.

VU mokslininkas jau kelerius metus per paskaitas kalba apie grafeną, kaip apie labai įdomią ir perspektyvią naujovę. Tarp tokių ateities medžiagų, galinčių pakeisti civilizaciją, jis mini ir vadinamąjį nanoledą. Ši medžiaga neištirptų esant žmogaus kūno temperatūrai, todėl ja būtų galima padengti visus implantus organizmo viduje. Atradimas, prof. J.Vaitkaus manymu, bus tikriausiai ne mažiau svarbus negu, pavyzdžiui, grafeno. Lygiai kaip ir atradimas, jog galima priversti sudėtingas molekules virpėti taip, kad atsimintų savo sužadinimą. Tai galbūt leistų sukurti naujo tipo kompiuterių procesorius, kurie veiktų kaip kur kas sudėtingesnė nei dabartinė 0-1 skaičiavimo sistema.

Ateities kolaideriams

VU Taikomųjų mokslų institute taip pat tiriamos labai įvairios medžiagos. Prof. J.Vaitkus dabar daugiausia dėmesio sutelkęs į tai, kaip pagerinti tokią žinomą medžiagą kaip silicis, kad jis taptų atsparesnis radiacijai. Vykdomi darbai tiesiogiai susiję su Europos branduolinių tyrimų centro (CERN) didžiuoju hadronų kolaideriu (LHC), t. y. atomo branduolių ir subatominių dalelių greitintuvu. Tikimasi, kad po kelerių metų gautas rezultatas bus rekomenduotas gamintojams. Jų laukia sudėtingas darbas, nes reikės pagaminti kelis kvadratinius metrus naujų LHC detektorių, kai kiekvienas jų - maždaug poros plaukų

skersmens. Tada CERN greitintuvas dar kelerius metus turėtų dirbti kur kas sparčiau negu iki šiol.

"Įtraukiamos pažangiausios pasaulyje įmonės, - kalbėjo CERN projekto lietuvių komandos vadovas. - Joms skiriamos užduotys - pagaminti vienokius ar kitokius detektorius, o mes nagrinėjame, ar jais galima pasiekti geresnių rezultatų. Dirbame dideliame pasauliniame kolektyve ir esame atsakingi už tam tikrus matavimus. Kitos laboratorijos atsakingos už kitus. Taip visi bendromis jėgomis išsiaiškiname, kas darosi konkrečioje medžiagoje. Kai sprendžiama tokia sudėtinga problema, visada einama keliomis kryptimis, yra ir ne vienas konkuruojantis variantas. Net patys dalyvaujame dviejuose konkuruojančiuose projektuose. Šiuo atveju nesvarbu, kas bus laimėtojas. Svarbu, kad būtų pagamintas geresnis prietaisas."

Mokslininkas pabrėžė, jog paieškos darbai atliekami tiriant labai įvairias medžiagas, tačiau yra skirtumas, kai ieškoma naujovių ir kai jau sprendžiamas konkretus uždavinys. Dalyvauti tobulinant pasaulyje unikalią eksperimentinę įrangą, viena vertus, - labai konkretus uždavinys, tačiau kartu suprantama, kad niekas negali patarti, nes sprendžiamos problemos, kurių dar niekas nėra mėginęs išspręsti. Reikia ieškoti įvairių būdų.

"Iš tikrųjų tai yra fundamentiniai tyrimai. Jų rezultatus būtina vertinti iš karto, ar tinka konkrečiam prietaisui patobulinti, - pasakojo prof. J.Vaitkus. - Šiuo atveju mes atradome, kad egzistuoja nauja medžiaga, kuri būtų kur kas geresnė LHC, jei iš jos būtų pagamintas reikiamas kiekis prietaisų. Kol kas nuspręsta, jog tiek detektorių, kiek šiuo metu reikia LHC vykdomam eksperimentui, nesugebėtų padaryti jokia pasaulio pramonė. Galio nitridas dabar labai populiari medžiaga šviesos diodams gaminti. Mes įrodėme, kad padarius ją pusiau izoliuojančią ir užauginus labai storą plokštelę (bent dešimtadalio milimetro storio), ji taptų perspektyvi radiacijos detektoriams. Tačiau tokią tikrai perspektyvią medžiagą sugeba pagaminti tik pora pasaulio įmonių. Reikia nemažai pastangų jai įdiegti, todėl ir nuspręsta tuos darbus šiek tiek pristabdyti, kad pagrindinė energija būtų skirta dabartinio greitintuvo detektoriams kurti. Kai tik ateis laikas ateities kolaideriams, mes savo įdirbį prisiminsime."

Lietuvių "arkliukas"

VU Fizikos fakulteto ir Taikomųjų mokslų instituto unikalioje puslaidininkių fotoelektrinių savybių tyrimo laboratorijoje atliekami ir kitokie moksliniai darbai. Pavyzdžiui, tiriamas vadinamasis Holo ir magnetinės varžos, arba, paprasčiau sakant, sukryžmintų elektrinių ir magnetinių laukų, poveikis. Aiškinamasi, kaip elgiasi apšviestas puslaidininkis, kai jame sudarytas elektrinis laukas ir jis dar yra veikiamas stipraus magnetinio lauko. Tokiomis sąlygomis puslaidininkiui apšviesti ir informacijai iš jo ištraukti VU Puslaidininkių fizikos katedros mokslininkai pirmieji panaudojo impulsinį lazerį.

"Iš pereinamųjų procesų kur kas lengviau galima gauti informaciją negu iš stacionaro, - aiškino vyresnysis mokslo darbuotojas docentas Jurgis Storosta. - Kitaip tariant, mūsų aparatūra unikali tuo, kad leidžia nagrinėti, kaip elgiasi puslaidininkiniai elektronai dešimčių milijardinių sekundės dalių laikotarpiu ir ilgiau. Sužadiname juos ir puikiai matome, ką šie daro."

Tokios aparatūros, kokią sukūrė VU Puslaidininkių fizikos katedros mokslininkai, neturi, ko gero, daugiau niekas pasaulyje. Kai 2000 metais laboratorijoje lankėsi Nobelio premijos laureatas Klausas von Klitzingas (jo vardu pavadintą konstantą vokiečių mokslininkas nustatė panaudojęs būtent Holo efektą), jis nustebintas sakė, kad niekada nemanęs, jog Holo efektą galima panaudoti ir tokiems tyrimams.

Kitoje laboratorijoje - dar viena unikali aparatūra, kurios tyrimo metodo pasaulinė autorystė pripažįstama VU mokslininkams. Kaip teigė vyresnysis mokslo darbuotojas dr. Ramūnas Aleksiejūnas, rodydamas aparatūrą, sukonstruotą maždaug prieš dešimt metų, VU fizikams vieniems pirmųjų Lietuvoje laimėjus NATO "Science for Peace" ("Mokslas taikai") finansavimą, jos veikimo principas buvo pademonstruotas ir pradėtas taikyti dar 1974 metais. Du pikosekundinės trukmės impulsų lazeriai, optinis parametrinis generatorius, keičiantis lazerio šviesos spalvą, kriostatas bandinių temperatūrai keisti ir visi kiti mechaniniai bei optiniai įrenginiai leidžia tyrėjams suformuoti tokį lazerio spindulį, kokio reikia, ir nukreipti jį norima linkme.

Kartais laboratorijoje vienu metu dirba net keli mokslininkai iš užsienio, pavyzdžiui, Japonijos, Graikijos, Prancūzijos, Švedijos, Taivano. Puslaidininkių optelektronikos skyriaus vedėjas prof. Kęstutis Jarašiūnas prisiminė, kad labai intensyviai darbo ėmėsi taivanietis. Jis atsivežė unikalių tyrimo bandinių ir po mėnesio sugebėjo vienu metu dirbti prie abiejų aparatūrų, atlikti matavimus abiejose laboratorijose. Užsienio mokslininkai dažnai keičiasi, nes vyksta projektų rotacija.

"Turime kai ką unikalaus, dėl to pas mus dar norima atvažiuoti. Kitaip būtų beviltiška, - neslėpė prof. K.Jarašiūnas. - Kai nėra stiprios technologinės bazės, gelbsti kūrybingumas. Amerikiečiai jau prieš keliasdešimt metų atkreipė dėmesį į mūsų pionieriškus darbus šioje srityje - sugebėjome panaudoti šviesą, lazerius medžiagos savybėms nustatyti. Tai mūsų "arkliukas". Medžiagos keičiasi, technologijos stiprėja, bet mūsų metodas vis tiek galioja. Tinka ir japoniškoms, ir taivanietiškoms medžiagoms. Jie turi geras technologines bazes, tačiau važiuoja pas mus."

Iki pikosekundžių ir nanometrų

Fizikai džiaugėsi, kad VU pagaliau pasiekė už Europos Sąjungos (ES) struktūrinių fondų lėšas įsigyta milijonus kainuojanti įranga. Ji leis tyrėjams taikyti ir cheminio nusodinimo iš garų fazės būdą. Prie modernios aparatūros jau pradeda dirbti ir du prof. K.Jarašiūno išugdyti mokslininkai.

"Kaip ta aparatūra keičiasi? Pradžioje buvo matuojama maždaug vienos milijardinės sekundės dalies tikslumu ir žiūrima, kas darosi medžiagoje, o dabar laikas sutrumpintas iki dešimties pikosekundžių, tūkstantųjų milijardinės sekundės dalių, - aiškino prof. J.Vaitkus. - Per tą laiką elektronai sugeba kai ką padaryti, o aparatūra leidžia užregistruoti."

2003 metais VU Fizikos fakultete lankęsis Nobelio premijos laureatas Žoresas Alfiorovas domėjosi, kaip sugebama ištraukti medžiagos savybes iš tokių plonyčių darinių, matuojamų nanometrais, t. y. milijardinėmis metro dalimis. Prof. K.Jarašiūnas juokavo, kad puslaidininkinės struktūros klojasi tarsi sumuštiniai. Taip atsiranda šviestukai, lazeriniai diodai ir kita. Būtent už šį atradimą rusų akademikas Ž.Alfiorovas su kitais mokslininkais 2000 metais gavo Nobelio premiją. Jam lankantis Vilniuje ir sužinota, kad Maskvos užsakymu dar 1987 metais VU fizikų sukurtas prietaisas buvo panaudotas Nobelio premijos laureato pasiūlytai technologijai kontroliuoti.

Šį spalį Japonijoje surengtame Azijos ir Ramiojo vandenyno šalių lazerinės medicinos ir chirurgijos asociacijos kongrese VU Taikomųjų mokslų instituto Biomedicininių ir informacinių technologijų skyriaus vedėja doc. Aurelija Vaitkuvienė skaitė kviestinį svečio pranešimą apie naujus medicinos diagnostikos metodus. Į šiuos tyrimus, reikalingus ankstyvai vėžio diagnostikai ir stuburo diskų operacijoms tobulinti, yra įsitraukęs ir prof. J.Vaitkus.

Šizuokos universitete fizikas, Nobelio premijos laureato Nikolajaus Basovo vadintas savo mokiniu, taip pat skaitė pranešimą apie šviesos bei radiacijos detektorius ir buvo pakviestas bendradarbiauti. Būtent šio universiteto profesorius Kenjiro Takayanagi 1926 metais sukūrė pirmąją elektroninės televizijos sistemą ir įrodė, kad gali būti ne vien mechaninė televizija, kurios pagrindas - vadinamasis Nipkovo diskas. Priminsime, jog vokiečių mokslininkas Paulas Nipkovas dar 1884 metais sukūrė pirmuosius optinius mechaninius prietaisus vaizdui suskaidyti elementais.

Gali būti, kad ir prof. J.Vaitkaus vadovaujamų VU fizikų indėlis į visiškai naujos kartos prietaisų kūrimą bus svarus. Naujoji laboratorinė įranga, kaip sakė profesorius, leis pagaminti tiek naujos kartos radiacijos detektorius, tiek tokius puslaidininkinius prietaisus kaip šviestukai ar saulės elementai. Šioje srityje dirba kiti VU Taikomųjų mokslų instituto mokslininkai.

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"