Mokslas

Atgal

Aplinką tausojanti energetika ir aplinkosaugos technologijos

PROGRAMĄ VYKDO:
Aplinkotyros skyrius
Branduolinių tyrimų skyrius
Medžiagų struktūrinės analizės skyrius
Fizikinių technologijų skyrius
 
PROGRAMOS VADOVAS
prof. dr. Vidmantas Remeikis
PROGRAMOS TIKSLAI:
  • Vystyti naujas technologijas branduolinės energetikos saugumo gerinimo bei radioaktyviųjų atliekų tvarkymo kryptyse.
  • Ugdyti mokslinę kompetenciją aplinkos fizikos ir chemijos, naujų medžiagų technologijų, aplinkos užterštumo bei klimato kaitos tyrimų srityse.
  • Tirti pramonės, transporto ir energetikos sektorių įtaką tvariai aplinkai, plėtoti aplinkos kokybės vertinimo principus, priemones ir technologijas. Kurti inovatyvias, aplinkos pokyčius detektuojančių prietaisų technologijas bei prototipus, diegti juos Lietuvos aukštųjų technologijų įmonėse.
PROGRAMOS UŽDAVINIAI:

Aplinkos taršos mažinimas

Programos uždavinys:
Aplinkos taršos mažinimas, pavojingų ir radioaktyviųjų atliekų tvarkymo technologijų, nuo charakterizavimo iki galutinio sutvarkymo, mokslinių pagrindų sukūrimas bei technologijų plėtra, ypatingą dėmesį skiriant Ignalinos AE eksploatavimo nutraukimo problemų sprendimui. 

2020 m. rezultatai:
Plėtojant radioaktyviųjų atliekų tvarkymo technologijų uždavinį, pasiūlytas panaudotų grafito atliekų neutronų aktyvacijos ir paviršinės taršos atskyrimo  metodas, naudojant RBMK-1500 grafito modeliavimą ir branduolinės spektrometrijos rezultatų analizę. RBMK-1500 reaktoriaus grafito priemaišų aktyvacija neutronų sraute įvertinta naudojant supaprastintą reaktoriaus aktyviosios zonos (4×4 aktyviosios zonos fragmento) modelį (SCALE 6.2). Skaičiavimai buvo papildyti nedestrukciniais gama aktyvių nuklidų matavimais ir pasirinktų Ignalinos AE 1-ojo bloko reaktoriaus grafito klojinio bandinių alfa ir beta spektrometrine analize. Duomenų analizė parodė, kad dalinį skirtingų taršos šaltinių indėlį galima nustatyti derinant modeliavimą ir matavimus. Metodo schemą sudaro trys etapai: neutronų aktyvacijos įvertinimas (įskaitant aktiniodų, esančių grafite kaip priemaiša, skilimą); lyginamoji analizė su išmatuotomis nuklidų aktyvumo vertėmis bei perteklinio aktyvumo grafite įvertinimas. U priemaišų koncentracija yra tiesiogiai proporcinga suminio 239Pu ir 240Pu aktyvumo koncentracijai, kuri nustatoma alfa spektrometrinės analizės metu. Taršos indėlis grafito komponentuose įvertinamas pagal Cs izotopų aktyvumą, eliminuojant aktiniodų skilimo grafite nulemtą Cs aktyvumą [1].  Sprendžiant eksploatavimo nutraukimo problemas pasiūlytas branduolinio reaktoriaus grafito klojinio išmontavimo būdas.  Siekiant supaprastinti didelio aktyvumo apšvitinto grafito klojinio išmontavimą pasiūlyta pažangi technologija  ir įranga grafito klojinio iškėlimui užtvindyto skysčio pagalba. Pasirenkamas skystis, kuris dėl didesnio už grafito tankio užtikrina grafito blokų palaikymą tame pačiame paviršiaus  lygyje veikiant Archimedo jėgai, tokiu būdu leisdamas išmontavimo įrangai dirbti vienodomis sąlygomis, be to skystis ekranuoja/sumažina radioaktyviąją spinduliuotę [1P].

Publikacijos:
1. Remeikis, Vidmantas; Plukienė, Rita; Plukis, Artūras; Barkauskas, Vytenis; Gudelis, Arūnas; Druteikienė, Rūta; Gvozdaitė, Rasa; Juodis, Laurynas; Duškesas, Grigorijus; Lagzdina, Elena; Germanas, Darius; Ridikas, D.; Krutovcov, S. Characterisation of RBMK-1500 graphite: A method to identify the neutron activation and surface contamination terms // Nuclear engineering and design. Lausanne : Elsevier B.V. ISSN 0029-5493. 2020, vol. 361, art. no. 110501, p. 1-10.
 
Patentai:
1P. Remeikis, Vidmantas; Plukis, Artūras; Juodis, Laurynas; Duškesas, Grigorijus. Branduolinio reaktoriaus grafito klojinio išmontavimo būdas / išradėjai: Vidmantas Remeikis, Artūras Plukis, Laurynas Juodis, Grigorijus Duškesas; savininkas: Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras. LT 6740 B. 2020-06-25. 8p.
 
Radioaktyviųjų atliekų perdirbimo technologijų mokslinis pagrindimas

Programos uždavinys:
Radioaktyviųjų atliekų perdirbimo technologijų mokslinis pagrindimas siekiant sumažinti atliekų pavojingumą ir tūrį (atliekų homogenizavimas ir pavojingiausių radionuklidų pašalinimas).

2020 m. rezultatai:
Ieškant grafito tvarkymo/apdorojimo technologinių sprendimų toliau kauptos žinios apie 14C susiformavimą, pasiskirstymą bei cheminę elgseną branduoliniame grafite. Atlikti 14C susidarymą nulemiančių prekursorių 13C ir 14N indėlio skirtingame neuronų (LVR-15 ir RBMK-1500) sraute RBMK-1500 grafite skaičiavimai. Gauti rezultatai parodė, kad 14C susidarymas iš 14N RBMK-1500 reaktoriaus grafite yra apie ~ 63%, o  LVR-15 neutronų srauto atveju 70-90%. Manoma, kad apšvitinimas LVR-15 aplinkoje (apšvitinimas ore) atitinka panaudoto grafito paviršiaus 14N koncentraciją. Skystų scintiliatorių (LSC) metodu išmatuotos 14C specifinio aktyvumo vertės svyravo nuo 130-700 kBq/g RBMK-1500 apšvitintuose grafito bandiniuose ir nuo 3-12,5 Bq/g LVR-15 apšvitintuose grafito bandiniuose. Tai atitinka 25±4 – 90±10 ppm 14N koncentraciją įvairiose konstrukcinėse RBMK reaktoriaus grafito detalėse (įvorėse, žieduose bei klojinyje) [1K]. Patobulinta metodika  14C aktyvumui RBMK grafito blokuose nustatyti [2K]. 14C aktyvumo pasiskirstymo apšvitintame RBMK-1500 reaktoriaus grafite nulemiantys veiksniai tirti radionuklidinės sudėties bei morfologinės struktūros kitimo neutronų sraute aspektu. Optimizuoti ir pritaikyti jonų implantacijos bei struktūrinės analizės metodai branduolinio grafito tyrimams, atlikta 14C aktyvumo pasiskirstymo RBMK-1500 reaktoriaus grafite kompleksinė analizė, bei įvertintos apšvitinto grafito atliekų tvarkymo optimizavimo galimybės [1D]. Branduoliniai reaktoriai įprastos eksploatacijos metu į aplinką išmeta jiems būdingus radioanglies kiekius, kurie fotosintezės procesų metu yra fiksuojami augaluose, tai pat ir vandens biotoje. Buvo tiriama Ignalinos atominės elektrinės (IAE) įtaka ežero anglies ciklui. Tuo tikslu buvo matuojamas radioanglies pasiskirstymas dviejose ežero dugno nuosėdų organinėse frakcijose: humine bei huminėse rūgšyse. Tyrimai apėmė 1947-2013 metų laikotarpį (patvirtinta 210Pb datavimu). Per pirmus 15 IAE veikimo metų 14C koncentracija abiejose ežero dugno nuosėdų frakcijose vienodai padidėjo 12-15 % (0,36¸0,45 109 Bq/metus). C/N santykio matavimai dugno nuosėdose rodo, kad pagrindinis dugno nuosėdų organinių medžiagų šaltinis yra autochthoninės kilmės. Vienodas 14C specifinio aktyvumo kitimas abiejose frakcijose rodo, kad per pirmuosius IAE eksploatacijos metų į Drūkšių ežerą buvo išleidžiami 14C praturtinti junginiai tikėtinoje ištirpusios neorganinės anglies formoje. Per 2000-2002 metų laikotarpį 14C specifinis aktyvumas huminėse rūgštyse padidėjo 79 pMC, humine – tik 5 pMC. Kiti taršos epizodai buvo stebimi 2006 bei 2008 metų dugno nuosėdų sluoksniuose. Tačiau 14C specifinio aktyvumo skirtumas abiejose frakcijose šiais taršos periodais siekė 25 bei 20 pMC. 14C koncentracijos persiskirstymas abiejose dugno nuosėdų frakcijose rodo, kad 2000-2009 metų laikotarpiu į ežerą papildomai galėjo būti išleisti organiniai junginiai, kurie darė poveikį humino ir huminių rūgščių tarpusavio sąveikai [2, 3K, 4K].  Kadangi, Ignalinos AE eksploatacija ženkliai padidino Drūkšių ežero viršutinių dugno nuosėdų sluoksnių taršą 14C radionuklidu, atliktas antropogeninės kilmės 14C Drūkšių savivalos procesų tyrimas Ignalinos atominės elektrinės aušinimo tvenkinyje. Dugno nuosėdų sluoksniuose nustatytos 14C koncentracijos relaksacija leido įvertinti Drūkšių ežero vandens ekosistemai būdingą radioanglies savivalos dėl nusėdimo ir garavimo trukmę, kurios pusperiodis yra lygus 6 metams [5K]. Radioanglies sklaidos tyrimai Ignalinos atominės elektrinės (IAE) aplinkoje (14C aktyvumo matavimai medžių rievėse) padeda įvertinti veikusių reaktorių (ar kitų branduolinių įvykių) nulemtą poveikį vietinei biosferai ir faunai. 14C radionuklido viršfoninės koncentracijos matavimai pušies medienos rievių bandiniuose, surinktuose vietovėse nutolusiose įvairiu atstumu ir kryptimis nuo Ignalinos AE, leido retrospektyviai atstatyti biosferos taršą technogeniniu 14C radionuklidu ir įvertinti jo skiedimosi atmosferoje ypatumus. Išmatuotos didžiausios metinės viršfoninės 14C koncentracijos siekė net 17.8 pMC šiaurės-rytų kryptimi už 1,9 km nuo IAE, o už 6,6 km tarša 14C radionuklidu buvo vis dar išmatuojama. Matavimais ir modeliavimu įvertinta IAE dujinių išlėkų vidutinė skiedimosi atmosferoje sparta atitinka C ir D atmosferos stabilumo klasėms, tačiau metai iš metų ji ženkliai varijuoja t.y.  vidutiniškai 130% per IAE eksploatacijos laikotarpį. [6K]. Šie tyrimai labai svarbūs galimo IAE radioaktyvaus grafito atliekų deginimo scenarijaus atveju, įvertinant galimą poveikį aplinkai.

Publikacijos:
2. Barisevičiūtė, Rūta; Maceika, Evaldas; Ežerinskis, Žilvinas; Šapolaitė, Justina; Butkus, Laurynas; Mažeika, Jonas; Rakauskas, Vytautas; Juodis, Laurynas; Steponėnas, Andrius; Druteikienė, Rūta; Remeikis, Vidmantas.      Distribution of radiocarbon in sediments of the cooling pond of RBMK type Ignalina Nuclear Power Plant in Lithuania // PloS one. San Francisco : Public Library of Science. eISSN 1932-6203. 2020, vol. 15, no. 8, art. no. e0237605, p. 1-14. 

Disertacija:
1D. ELENA LAGZDINA, RBMK-1500 reaktoriaus grafito radiologinis ir struktūrinis charakterizavimas bei jonų implantacijos metodo taikymas apšvitos poveikio grafitui tyrimuose, 2016–2020, Fizika N002, apginta 2020-09-18, vadovė R. Plukienė

Pavojingų ir radioaktyviųjų atliekų pakuočių ir atliekynų tyrimas

Programos uždavinys:
Pavojingų ir radioaktyviųjų atliekų pakuočių ir atliekynų inžinerinių barjerų degradavimo teorinis ir eksperimentinis tyrimas.

2020 m. rezultatai:
Suirus radiaktyvių pakuočių ir atliekynų inžiniariniams barjerams galima radionuklidų sklaida aplinkoje – gruntniuose vandenyse, dirvožemyje. Branduolinio kuro dalijimosi produtas 137Cs pasižymi ypač dideliu tirpumu ir mobilumu aplinkoje.  137Cs bei natūraliosios kilmės radionuklidų savitojo aktyvumo vertės buvo nustatytos Kuršių nerijos nacionaliniame parke bei Ignalinos atominės elektrinės zonoje surinktuose dirvožemio mėginiuose. Rezultatai buvo palyginti su Mount Rainier nacionaliniame parke ir Satsopo atominės elektrinės zonoje Vašingtono valstijoje (JAV), bei visame pasaulyje išmatuotomis vidutinėmis vertėmis. Apskaičiuoti pavojaus indeksai, naudojami potencialiai dirvožemio radiologinei sveikatai ir su juo susijusiai dozei įvertinti, nustatyta, kad jie yra mažesni už leistiną ribą [3].  Siekiant pašalinti galimus teršalus: organinius ir neorganinius, sumažinti jų poveikį aplinkai atliekami biologiškai suderinamų adsorbentų – tokių kaip molis tyrimai. Molio, kaip adsorbento privalumas yra jo struktūros ypatumai, taip pat ekonominis ir visuotinis prieinamumas. Tiriamos naujų susintetintų molio nanokompozitinių - grafeno oksido - magnetito / maghemito medžiagų savybės bei galimybės panaudoti nuotekų valymui, siekiant pašalinti galimus teršalus [7K,8K].

Publikacijos:
3. Jasaitis, Dainius; Klima, Vigilija; Pečiulienė, Milda; Vasiliauskienė, Vaida; Konstantinova, Marina. Comparative assessment of radiation background due to natural and artificial radionuclides in soil in specific areas on the territories of State of Washington (USA) and Lithuania // Water, air & soil pollution. Cham : Springer. ISSN 0049-6979. eISSN 1573-2932. 2020, vol. 231, iss. 7, art. no. 347, p. 1-10.

Plėtoti naujas technologijas
Programos uždavinys:
Plėtoti naujas technologijas, skirtas mikrobangų detekcijai ir priemonėms, eliminuojančioms jų poveikį, ir šių tyrimų pagrindu kurti modernius prietaisus bei praktinio pritaikymo metodus ir priemones, kuriančias prielaidas tvariai aplinkai.

2020 m. rezultatai:
Mikrobangų detekcijos srityje sukurti plačiajuosčiai jutiklius veikiantys 2.6–7.8 GHz ir 7.5–18 GHz ruožuose, skirti nanosekundinės trukmės didelės galios mikrobangų impulsams registruoti. Mikrobangų komunikacijos srityje pradėti tyrimai mikrobangų energorinkių srityje, kurie surenka spinduliuojamą energiją iš eksploatuojamų mikrobangų šaltinių GSM (mobilioji telefonija) ir WiFi (internetas) dažnių ruožuose. Ši energija būtų skirta nuotolinių autonominių jutiklių maitinimui. Mikrobangų poveikio ir apsisaugojimo srityje atlikome įvairių laidžių kompozitinių sluoksnių ir rezonansinių darinių (metapaviršių) mikrobangų slopinimo tyrimus.

Kurti integruotas autonominio veikimo lakiųjų komponentų detekcijos priemones

Programos uždavinys:
Kurti integruotas autonominio veikimo lakiųjų komponentų detekcijos priemones, tirti ir tobulinti jų veikimo principus bei metodus, pritaikyti jas aplinkos poveikį detektuojančioms sistemoms bei integruoti į saugios aplinkos pokyčius stebinčius prietaisus bei modulius“ 

2020 m. rezultatai:
Kurti integruotas autonominio veikimo lakiųjų komponentų detekcijos priemones, technologinėse studijose naudojami moderniausi medžiagų inžinerijos objektai – dvimatės medžiagos, ultra-plonieji sluoksniai ir daugiakomponenčiai junginiai. Tikslingai formuojant plonųjų sluoksnių savybes išoriniam elektromagnetinės spinduliuotės poveikiui kartu su partneriais buvo įrodyta praktinė galimybė keisti autonominio energijos šaltinio – saulės elemento – paviršiaus pritaikymą praktinėms sąlygoms, nepabloginant energetinių savybių [4]. Analizuojant dvimačių medžiagų savybes [5,6], buvo pademonstruota planarinės prietaiso integravimo galimybės, sukuriant dvimačio grafeno pagrindu veikiantį elektrinį kontaktą [5]. Vystant kristalinių medžiagų kombinavimo su dvimatėmis medžiagomis technologijų studijas pasiūlyta technologinė metodika ir gauti rezultatai, leidžiantys ženkliai padidinti sąveikos su aplinka paviršiaus plotą [7]. Naudojant kombinuotą trimačių ir dvimačių medžiagų technologiją pirmą kartą pademonstruotas fotovoltinio elemento pagrindu veikiančio autonomiškai maitinamo fotodetektoriaus modelis [8], tinkamas detektuoti spinduliuotę 800–1100 nm bangų ruože ir pritaikomas infraraudonųjų spindulių sistemose cheminių junginių detekcijai.

Publikacijos:
4. M. Rudzikas, A. Šetkus, M. Stange, J. Ulbikas, A. Ulyashin. Simple interface based colorization of Si based solar cells and panels with ITO/SiNx:H double layer antireflective coatings. Solar Energy, vol. 207 (2020) pp. 218–227.
5. A. Sakavičius, V. Agafonov, V. Bukauskas, T. Daugalas, M. Kamarauskas, A. Lukša, V. Nargelienė, G. Niaura, M. Treideris, A. Šetkus. Long-time drift induced changes in electrical characteristics of graphene-metal contacts. Lithuanian Journal of Physics, vol. 60(4) (2020) pp. 235–246.
6. A. Sakavičius, G. Astromskas, V. Bukauskas, M. Kamarauskas, A. Lukša, V. Nargelienė, G. Niaura, I. Ignatjev, M. Treideris, A. Šetkus, Long distance distortions in the graphene near the edge of planar metal contacts, Thin Solid Films, vol. 698 (2020) pp. 137850-1–10.
7. M. Kamarauskas, M. Treideris, V. Agafonov, A. Mironas, V. Strazdienė, A. Rėza, A. Šetkus. Black silicon quality control by conditions of nickel assisted etching of crystalline silicon surfaces in photovoltaic devices. Lit. J. Physics, vol. 60 (N.1) (2020) pp. 57–66.
8. M. Kamarauskas, V. Agafonov, T. Daugalas, S. Balakauskas, A. Mironas, R. Nedzinskas, G. Niaura, M. Treideris and A. Šetkus. Photovoltaic effect-driven IR response of heterojunctions obtained by direct CVD synthesis of MoS2 nanolayers on crystalline silicon. Nanotechnology, vol. 31 (2020) pp. 425603-1–12.

 

Vystyti aplinkos būklės kaitos sektoriaus veiklų vertinimo metodus
Programos uždavinys:
Vystyti aplinkos būklės kaitos dėl energetikos, įskaitant biomasės ir atliekų naudojimą, sektoriaus veiklų vertinimo metodus ir diegti aerozolio technologijas, kuriant ir tobulinant patalpų mikroklimato kokybės vertinimo prietaisus bei vystant aplinką tausojančią energetiką. 
 
2020 m. rezultatai:
Dėl biomasės naudojimo namų ūkiuose ir automobilinės taršos kintant aplinkos būklei tirta lauko aplinkos oro užterštumo įtaka vidaus patalpų oro kokybei namuose, esančiuose skirtingose aplinkose (6 skirtingos vietos Kauno miesto centre ir užmiestyje (miesto fonas)) 2013 m. sausio-kovo mėn. Panaudojant stabiliųjų anglies izotopų ir policiklinių aromatinių angliavandenilių diagnostinius santykius buvo įvertinti išorės ir vidaus patalpų anglies turinčių aerozolio dalelių šaltiniai ir jų indėlis oro kokybei. Stabiliųjų anglies izotopų santykio matavimai (δ13C) buvo atliekami elementinio analizatoriaus – izotopų santykio masių spektrometrometro sistema (EA-IRMS, Thermo Scientific, Vokietija). Policiklinių aromatinių angliavandenilių koncentracijos buvo matuojamos dujų chromatografu – masių spektrometru (GCMS-QP2010 Ultra, Shimadzu Corp., Japonija). Suminės anglies (TC) koncentracija lauko mėginiuose buvo didesnė (8,6-78,5 µg m-3) nei patalpų ore (1,5-40,9 µg m-3). Nustatyta, kad prasiskverbusios lauko dalelės yra reikšmingas TC šaltinis patalpose. Remiantis δ13C(TC) vertėmis ir policiklinių aromatinių angliavandenilių diagnostiniais santykiais nustatyta, kad pagrindiniai anglies turinčių aerozolio dalelių šaltiniai lauke buvo kieto kuro deginimas (daugiausia biomasės deginimas) ir transportas. Akmens anglies deginimas buvo identifikuotas kaip pagrindinis taršos šaltinis tik dviejose vietovėse. TC masės pasiskirstymas pagal dydį lauke ir patalpose skyrėsi. Lauke pasiskirstymo pagal dydį maksimumas buvo 0,32–0,56 µm intervale, o patalpoje 0,6–0,94 µm intervale. Nustatyta, kad δ13C vertės patalpų mėginiuose buvo mažesnės nei lauko aplinkoje. Patalpų δ13C(TC) vertės kito nuo -26 iki -29 ‰, o lauko δ13C(TC) vertės registruotos - 27 – -24 ‰ intervale. Šie skirtuimai siejami su papildomais TC šaltiniais patalpose (maisto gamyba, valymo priemonės), kurie ženkliai pakeitė δ13C vertes [9]. Ištirta šviesos sklaida ir sugertis aerozolio dalelėmis vyraujant skirtingiems šaltiniams Lietuvoje [9K].
Aplinkos būklės kaitos dėl energetikos stebėsena atliekama monitoringo stotyse. Anglies turinčių aerozolio dalelių šaltinių pasiskirstymas tirtas EMEP tinklo foninėje aplinkos monitoringo stotyje Lenkijoje (Diabła Góra). Atlikti KD2,5, organinės (OC), elementinės anglies (EC), ekvivalentinės juodosios anglies (eBC) ir levogliukozano koncentracijų dinamikos ore tyrimai šaltuoju matu laikotarpiu (2018 m sausio-kovo mėn.) Nustatyta, kad vidutinės KD2,5, OC, EC, eBC ir levogliukozano koncentracijos siekė atitinkamai 18,5±9,3, 4,5±2,5, 0,57±0,28, 1,04±0,62 ir 0,134±0,084 µg m-3. Anglies turinčių aerozolio dalelių šaltinių įvertinimui panaudoti du metodai: 1) aetalometro modelis septyniems bangų ilgiams skirtas kieto kuro deginimo ir autotransporto šaltinių identifikavimui; 2) levogliukozano metodas, leidžiantis įvertinti biomasės degimo indėlį oro taršai. Kompleksiškas šių metodų panaudojimas leido identifikuoti ir kiekybiškai įvertinti akmens anglies, biomasės deginimo ir autotransporto taršos šaltinius. Nustatyta, kad akmens anglies deginimas sudarė 41 %, autotransporto traša 38%, o bimasės deginimas 21% [10]. Monitoringui svarbi klimato kaitos švelninimo ir tvarios aplinkos vertinimo metodų ir technologijų plėtra [10K-11K]. Ištirtos anglies turinčių dalelių, bei juodosios anglies aerozolio dalelių šaltinio paskirstymas ir optinės savybės [12K-19K], taip pat nustatyta Albedo sklaidos priklausomybė nuo aerozolio dydžio ir cheminės sudėties [20K]. Aplinkos pokyčių mastus galima pastebėti ir medžio abiotinio streso matavimo būdu [2P].
Atlikti aerozolio dalelių masės (PMC) ir skaitinės koncentracijos (PNC) tyrimai Vilniaus miesto 11 pradinių mokyklų siekiant įvertinti oro taršos lygį mokyklos aplinkoje ir dominuojančius oro taršos šaltinius mokyklos patalpose. Įvertinta PMC and PNC lygio mokyklos patalpose sezoninė kaita. Nustatyta, kad pagrindinis taršos šaltinis ugdymo įstaigose buvo maisto gamyba mokyklos patalpose (valgyklos). Per pertraukas, fizinio aktyvumo metu (ypatingai erdvėse su kilimine danga), buvo stebėtas ženklus stambiųjų dalelių frakcijos masės koncentracijos padidėjimas, tačiau smulkiųjų aerozolio dalelių koncentracijai didelės įtakos neturėjo. Buvo užfiksuoti ryškūs epizodiniai aerozolio dalelių koncentracijos padidėjimai, kurie siejami su atsitiktiniais taršos šaltiniais, tokiais kaip statybos darbai, benzininių žoliapjovių naudojimas šalia mokyklos [11,12]. Įvertintas gaisrų Ukrainoje poveikis Vilniaus oro kokybei [21K].
Atliktas  Lietuvos dalies 30 kilometrų zonos radioekologinės būklės vertinimas prieš paleidžiant naująją Baltarusijos Astravo BelAE. Ištirti pušynų augmenijos,  samanų, miško organinio ir mineralinio dirvožemio mėginiai. Įvertinti  pagrindinių antropogeninių radionuklidų (14C, 3H, 137Cs ir 239 240Pu) specifiniai aktyvumai ir pateiktos rekomendacijos dėl stebėsenos vykdymo. Tyrimai parodė, kad pagrindiniai sausumos ekosistemų, esančių Lietuvos teritorijos BelAE 30 kilometrų zonoje, radioekologiniai parametrai kinta laike ir erdvėje, todėl turėtų būti nuolat stebimi ir vertinami, kai BelAE bus eksploatuojama. 14C ir 3H lygiai sausumos augaluose 30 kilometrų BelAE zonoje yra artimi nustatytiems kosmogeninės kilmės lygiams. 14C specifiniai aktyvumai svyravo nuo 97,80 ± 1,30 iki 102,40 ± 0,79 pMC. Specifinis 3H aktyvumas svyravo nuo 13,2 ± 2,2 iki 20,8 ± 2,3 TV, o tai atitiko šio regiono 3H lygį krituliuose. 14C ir 3H yra mobilūs radionuklidai ir jų lygiai aplinkoje gali būti naudojami taršos šaltiniui atsekti BelAE eksploatuotavimo metu. Tai patvirtina panašūs tyrimai atlikti Ignalinos AE ir kitų branduolinių jegainių eksploatavimo metu. 137Cs kiekiai pušynų dirvožemiuose Lietuvos teritorijos BelAE 30 kilometrų zonoje svyravo nuo 930 ± 70 iki 1650 ± 430 Bq /m2. Nustatyti 137Cs aktyvumo lygiai sausumos augaluose svyravo nuo 1,0 ± 0,5 iki 40,5 ± 1,8 Bq/kg sausos masės. Didelis kiekio kintamumas ir netolygus pasiskirstymas dirvožemio profilyje sąlygojo platų 137Cs aktyvumo koncentracijų sausumos augaluose diapazoną nuo 1,0 ± 0,5 iki 40,5 ± 1,8 Bq/kg sausos masės. 239,240Pu aktyvumo koncentracijos dirvožemio ir samanų mėginiuose neviršijo 1 Bq/kg jas daugiausiai lėmė globalinės iškritos po branduolinių bandymų [13]. Am ir Pu izotopai taikyti siekiant nustatyti nuosėdų persiskirstymą Baltijos jūroje [22K].
 
Publikacijos:
9. Garbarienė, I.; Garbaras, A.; Masalaite, A.; Ceburnis, D.; Krugly, E.; Kauneliene, V.; Remeikis, V.; Martuzevicius, D. Identification of wintertime carbonaceous fine particulate matter (PM2.5) sources in Kaunas, Lithuania using polycyclic aromatic hydrocarbons and stable carbon isotope analysis. Atmospheric environment. Oxford : Elsevier. ISSN 1352-2310. eISSN 1873-2844. 2020, vol. 237, art. no. 117673, p. 1-9.
10. Kristensson, A.; Ausmeel, S.; Pauraite, J.; Eriksson, A.; Ahlberg, E.; Byčenkienė, S.; Degórska, A. Source Contributions to Rural Carbonaceous Winter Aerosol in North-Eastern Poland. Atmosphere. Basel: MDPI. ISSN 2073-4433. eISSN 2073-4433. 2020, vol. 11, iss. 3, art. no. 263, p. 1-19.
11. Prokopčiuk, Nina; Franck, Ulrich; Dudoitis, Vadimas; Tarasyuk, Nikolay; Juškienė, Izabelė; Valiulis, Arūnas; Čepuraitė, Daiva; Štaras, Kęstutis; Ulevičius, Vidmantas. On the seasonal aerosol pollution levels and its sources in some primary schools in Vilnius, Lithuania. Environmental science and pollution research. Heidelberg : Springer. ISSN 0944-1344. eISSN 1614-7499. 2020a, vol. 27, iss. 13, p. 15592-15606. 
12. Prokopciuk N, Franck U, Dudoitis V, Tarasiuk N, Juskiene I, Cepuraite D, Staras K, Valiulis A, Ulevicius V, Valiulis A. Global Alliance against Chronic Respiratory Diseases demonstration project: aerosol pollution and its seasonal peculiarities in primary schools of Vilnius. Chinese medical journal. [S. l.]: Wolters Kluwer   Medknow. ISSN 0366-6999. 2020b, vol. 133, iss. 13, p. 1516-1525. 
 
Patentai:
2P. Mordas, Genrik; Ulevičius, Vidmantas; Byčenkienė, Steigvilė; Plauškaitė-Šukienė, Kristina; Pauraitė, Julija; Dudoitis, Vadimas; Pivoras, Gintaras; Marozas, Vitas. Medžio abiotinio streso matavimo būdas = Method for measuring abiotic stress of a tree / savininkas: Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras, Vytauto Dydžiojo universitetas. LT 6715 B. 2020-03-25. 7 p.
Plėtoti branduolinės spektroskopijos metodus
Programos uždavinys:
Plėtoti branduolinės spektroskopijos metodus bei diegti plonasluoksnes ir didelių energijų jonų pluoštelių technologijas pramonėje ir aplinkotyroje.
 
2020 m. rezultatai: 
Plėtojant branduolinės spektroskopijos metodus generuojama dideles energijos spinduliuotė ultrasparčiųjų procesų tyrimams. Pagrindinis privalumas - aukšto pasikartojimo dažnio lazerinių sistemų panaudojimas pagreitina medžiagotyros eksperimentus bei leidžia sukaupti pakankamą statistiką. Toks dideles energijos spinduliuotės rentgeno šaltinis gali būti naudojamas pramonėje, medicinos ir medžiagų mokslų taikymuose, pavyzdžiui, vėžio gydymui arba elementų transmutavimui. Rentgeno spindulių sukūrimui panaudoti femtosekundiniai didelės galios lazerio impulsai. Kaip taikiniai pasirinktos šarminių metalų halogenidų druskos. Jos pasižymi dideliu draustinės energijos tarpu ir yra skaidrios plačioje IR spektro dalyje, todėl galima tikėtis sąveikos medžiagos tūryje ir geresnės rentgeno spinduliuotės išeigos lyginant su metalo taikiniais, kuriuose dėl skin-efekto sąveika vyksta tik medžiagos paviršiuje. Šarminių metalų halogenidų taikiniuose (KBr, NaBr, KI) buvo sugeneruota charakteringoji Rentgeno spinduliuote 3–30 keV intervale su tipiniais fotonų srautais 1∙106 fot./s, kai kuriais atvejais pasiekiant net 1∙107 fot./s. Optimizuotos lazerinio žadinimo sąlygos įvairiems šarminių metalų halogenidų taikiniams (KBr, NaBr, NaI, KI, CsCl, CsI). Didinant žadinančio impulso energiją 0,25–1,25 mJ intervale stebima kalio ir bromo K-serijos linijų išeiga didėja tiesiškai [14,23K].  Stebėta Rentgeno spinduliuotės intensyvumo mažėjimas, didinant detektavimo kampą, rodo, kad izotropinis šaltinis yra medžiagos tūryje ir skirtingis kampais turi praeiti skirtingo tankio kelią (anode heel effect) [24K]. Plėtojant didelių energijų jonų pluoštelių technologijas medžiagotyrai bei pramoniniams taikymams toliau tirtas jonų pluoštelių kanaliavimo reiškinys. Pasinaudojant ECHARM programiniu paketu atsirado galimybė skaičiuoti bet kokios periodinės kristalinės medžiagos elektrinio potencialo, elektronų bei branduolių pasiskirstymus tam tikromis kristalinėmis kryptimis (<001>, <110> ir pan) bei tarpplokštuminius pasiskirstymus (001, 110 ir t.t.). Atlikti gryno silicio kristalo aukščiau nurodytų parametrų vertinimai <001>, <110>, <111> kryptimis temperatūrų ruože nuo 100 K iki 1400 K. Programinio paketo aplinkoje sukurta stipriai orientuoto pirolitinio grafito (angl. Highly Oriented Pyrolitic Graphite, HOPG) gardelė, apskaičiuoti parametrai temperatūrų ruože nuo 100 iki 1400 K. Apskaičiuoti parametrai toliau naudojami patobulintoje GEANT4 programinio kodo aplinkoje teigiamai įkrautų dalelių (protonų, alfa dalelių) kanaliavimui. Pavyko padidinti nedestruktyvios aerozolių, surinktų ant PTFE filtrų, tyrimo metodikos patikimumą ir nustatomų elementų koncentracijų tikslumą panaudojant tarptautinį NIST SR2783 aerozolinių filtrų standartą. Todėl panaudojus 1MV FTMC jonų greitintuvą, naują NIST SR2783 aerozolinių filtrų standartą ir sukurtą metodiką, apjungiant PIXE ir RBS jonų analizės metodus, pavyko tiksliau įvertinti ant filtrų surinktos aerozolių mases, kurie yra naudojami taršos šaltinių identifikavimui. PIXE metodas panaudotas ir tiriant kobalto-chromo-molibdeno pagrindu pagaminto superalydinio miltelių, skirtų ypač aukštos kokybės objektų 3D spausdintimui, savybes [15]. Jonų pluoštelių technologijos toliau taikytos naujų struktūrų puslaidininkinėse medžiagose kūrimui. Tandetron 4110A jonų (protonų) pluošeliu formuojami taškiniai defektai AlGaN struktūroms bei demonstruojami puikūs AlGaN/GaN prietaisų išaugintų ant SiC padėklo be storo tarpinio  GaN buferio eksploatacijos parametrai. Tokia hybridinė GaN–SiC medžiaga sukurta siekiant pagerinti šilumos nuostolių valdymą ir sumažinti krūvio pagavimo ir kanalo trumpinimo efektus pagamintuose Šotkio barjero dioduose (Schottky barrier diodes (SBDs)) ir HEMT (high electron mobility transistor) struktūrose. Atlikti eksperimentai patvirtino aukštą hybridinių GaN-SiC medžiagų potencialą aukštadažnių ir didelės galios SBD ir HEMT prietaisų su pagerintomis šilumos valdymo savybėmis gamybai [16].  Kuriant detektorius jonizuojančios spinduliuotės dalelių identifikavimui PuBe neutronų šaltinis naudojamas naujų detektoriams skirtų medžiagų tyrimams. Naudojant neutronų aktyvacinę analizę (NAA) ir MCNP6 modeliavimą įvertinta ekvivalentinės dozės galia PuBe neutronų šaltinių saugojimo įrenginio apšvitinimo kanaluose [25K]. Plėtoti Mesbauerio spektroskopijos taikymai multiferoikų tyrimo srityje. Tarpdisciplininių chemijos, fizikos ir medžiagotyros mokslų sandūroje ieškomi naujausi multiferoikai, pasižymintys feroelektrinėmis ir magnetinėmis savybėmis su perovskito ar granato struktūromis.  Keičiant sudėtį susintetinti naujos kartos multiferoikai, bei atlikti tyrimai, siekiant atrinkti naujas medžiagas su tinkamiausiomis savybėmis [17-22, 26K-29K]. Nustatyta, kad gero kristališkumo perovskito BiFeO3 gauto nauju būdu Mesbauerio spektras - asimetriškas [17], išreiškiamas dviem šeštukais, atitinka spiralinę Fe spinų tvarką, charakteringą šiai medžiagai, kai hipersmulkus magnetinis laukas ir kvadrupolinis poslinkis priklauso nuo kintančios Fe spino krypties. Papildomas 5% procentų ploto dubletas rodo nedidelį kiekį priemaišinės Bi2Fe4O9 fazės. Tačiau metastabilios granato struktūros Bi3Fe5O12 nepavyksta gauti įprastiniais zolių gelių būdais [18]. Mesbauerio spektroskopija kartu su kitais metodais parodė, kad vietoj granato struktūros gaunamas ne Bi3Fe5O12, o BiFeO3 ir amorfinio tipo metastabilaus Bi2Fe4O9 mišinys. Mesbauerio izomerinio poslinkio ir hipersmulkaus lauko kitimas, tiriant dvigubo perovskito Sr2FeMoO6–δ savybių priklausomybę nuo deguonies deficito struktūroje, rodo geležies valentinės būsenos sąryšį su struktūrinių defektų persitvarkymu [19]. Taip pat tyrimai parodė, kad perovskitinės struktūros kietų tirpalų SrTiO3-BiMnO3, BixLa1−xMnO3+δ, BaTiO3–BiMnO3 paramagnetinei būsenai būdingas įmagnetėjimas priklauso nuo jų sudėties pagal Kuri–Veiso dėsnį [20-22]. Mesbauerio spektroskopija taikyta kalcio fosfatų biokeramikos tyrimams. Geležimi ir cinku legiruotame beta trikalcio fosfate (β-TCP) (kalcio fosfatų biokeramika tinkama taikymams medicinoje kaulų audinių regeneracijai) naudojant Mesbauerio spektroskopiją stebėta lėtos relaksacijos paramagnetinė geležies būsena, rodanti tolygų priemaišinių atomų pasiskirstymą (didelius Fe-Fe atstumus) šioje medžiagoje [23, 30K, 31K]. Tiriant hibridinius organinius-neorganinius junginius, gautus lėto garavimo metodu, Mesbauerio spektroskopija leido nustatyti Fe junginius ir jų priklausomybę nuo pradinės sudėties [24].
 
Publikacijos:
13. Jefanova Olga, Baužienė Ieva, Lujanienė Galina, Švedienė Jurgita, Raudonienė Vita, Bridžiuvienė Danguolė, Paškevičius Algimantas, Levinskaitė Loreta, Žvirgždas Jonas, Petrošius Rimantas, Skuratovič Žana & Mažeika Jonas. Initiation of radioecological monitoring of forest soils and plants at the Lithuanian border region before the start of the Belarusian nuclear power plant operation, Environmental monitoring and assessment. Dordrecht: Springer. ISSN 0167-6369. eISSN 1573-2959. 2020, vol. 192, iss. 10, art. no. 666, p. 1-18.
14. Koroliov, Anton; Reklaitis, Jonas; Varsockaja, Karolina; Germanas, Darius; Plukis, Artūras; Remeikis, Vidmantas. X-ray pulse emission of alkali metal halide salts irradiated by femtosecond laser pulses // Applied physics B. Lasers and optics. Heidelberg : Springer. ISSN 0946-2171. eISSN 1432-0649. 2020, vol. 126, iss. 9, art. no. 144, p. 1-7.
15. Jorudas, Justinas; Šimukovič, Artūr; Dub, Maksym; Sakowicz, Maciej; Prystawko, Paweł; Indrišiūnas, Simonas; Kovalevskij, Vitalij; Rumyantsev, Sergey; Knap, Wojciech; Kašalynas, Irmantas. AlGaN/GaN on SiC devices without a GaN buffer layer: electrical and noise characteristics // Micromachines. Basel : MDPI AG. ISSN 2072-666X. 2020, vol. 11, iss. 12, art. no. 1131, p. 1-13.
16. Mordas, Genrik; Jasulaitienė, Vitalija; Steponavičiūtė, Ada; Gaspariūnas, Mindaugas; Petkevič, Romuald; Selskienė, Aušra; Juškėnas, Remigijus; Paul, Dennis F.; Mann, Jennifer E.; Remeikis, Vidmantas; Račiukaitis, Gediminas. Characterisation of CoCrMo powder for additive manufacturing // The international journal of advanced manufacturing technology. London : Springer. ISSN 0268-3768. eISSN 1433-3015. 2020, vol. 111, iss. 11-12, p. 3083-3093.
17. Karoblis, Dovydas; Griesiūtė, Diana; Mažeika, Kęstutis; Baltrūnas, Dalis Antanas; Karpinsky, Dmitry; Lukowiak, Anna; Gluchowski, Pawel; Raudonis, Rimantas; Katelnikovas, Artūras; Žarkov, Aleksej; Kareiva, Aivaras. A Facile Synthesis and Characterization of Highly Crystalline Submicro-Sized BiFeO3 Materials.  ISSN 1996-1944. 2020, vol. 13, iss. 13, art. no. 3035, p. 1-10.
18. Pakalniškis, Andrius; Baltrūnas, Dalis Antanas; Mažeika, Kęstutis; Skaudžius, Ramūnas; Ramanauskas, Rimantas; Kareiva, Aivaras. Reinspection of low temperature synthesis of bulk Bi3Fe5O12 (BIG): An aqueous sol-gel processing // Materials chemistry and physics. Lausanne : Elsevier Science. ISSN 0254-0584. eISSN 1879-3312. 2020, vol. 253, art. no. 123283, p. 1-6.
19. Kalanda, Nikolay; Yarmolich, Marta; Kim, Dong-Hyun; Baltrūnas, Dalis; Mažeika, Kestutis; Tamulevičius, Sigitas; Andrulevičius, Mindaugas; Sobolev, Nikolai A. Valence state of iron and molybdenum cations under Conditions of anionic deficiency in Sr2FeMoO6– δ Physica Status Solidi B: Basic Solid State Physics. ISSN 0370-1972. 2020, vol. 257, iss. 3, art. no. 1900387, p. 1-8.
20. Karoblis, Dovydas; Diliautas, Ramūnas; Raudonytė-Svirbutavičienė, Eva; Mažeika, Kęstutis; Baltrūnas, Dalis Antanas; Beganskienė, Aldona; Žarkov, Aleksej; Kareiva, Aivaras. The synthesis and characterization of sol-gel-derived SrTiO3-BiMnO3 solid solutions // Crystals. Basel : MDPI. ISSN 2073-4352. 2020, vol. 10, iss. 12, art. no. 1125, p. 1-11.
21. Karoblis, Dovydas; Mažeika, Kęstutis; Baltrūnas, Dalis Antanas; Lukowiak, Anna; Strek, Wieslaw; Žarkov, Aleksej; Kareiva, Aivaras. Novel synthetic approach to the preparation of single-phase BixLa1−xMnO3+δ solid solutions  Journal of sol-gel science and technology. ISSN 0928-0707. 2020, vol. 93, p. 650-656.
22. Karoblis, Dovydas; Žarkov, Aleksej; Mažeika, Kęstutis; Baltrūnas, Dalis Antanas; Niaura, Gediminas; Beganskienė, Aldona; Kareiva, Aivaras. Sol-gel synthesis, structural, morphological and magnetic properties of BaTiO3–BiMnO3 solid solutions     Ceramics international. ISSN 0272-8842. 2020, vol. 46, no 10, part B, p. 16459-16464.
23. Sinušaitė, Lauryna; Popov, Anton; Antuzevics, Andris; Mažeika, Kęstutis; Baltrūnas, Dalis Antanas; Yang, Jen-Chang; Horng, Jiun Lin; Shi, Shengfang; Sekino, Tohru; Ishikawa, Kunio; Kareiva, Aivaras; Žarkov, Aleksej. Fe and Zn co-substituted beta-tricalcium phosphate (β-TCP): Synthesis, structural, magnetic, mechanical and biological properties // Materials science & engineering C: materials for biological applications. Amsterdam : Elsevier Science BV. ISSN 0928-4931. eISSN 1873-0191. 2020, vol. 112, art. no. 110918, p. [1-10].
24. Laurikėnas, Andrius; Mažeika, Kęstutis; Baltrūnas, Dalis Antanas; Skaudžius, Ramūnas; Beganskienė, Aldona; Kareiva, Aivaras. Hybrid organic-inorganic Fe3O(TFBDC)3(H2O)3·(DMF)3 compound synthesized by slow evaporation method: characterization and comparison of magnetic properties // Lithuanian journal of physics. ISSN 1648-8504. 2020, vol. 60, no. 1, p. 78-89.
Plėtoti masių spektrometrijos metodus medžiagotyroje, biologijoje ir aplinkotyroje
Programos uždavinys:
Plėtoti masių spektrometrijos metodus medžiagotyroje, biologijoje ir aplinkotyroje. Atmosferos mikropriemaišų cheminės ir izotopinės sudėties tyrimų taikymas bei naujų technologijų ir metodikų kūrimas, tiriant fizikinius ir cheminius vyksmus atmosferoje, veikiančius klimato kaitą ir žmogui artimą aplinką. 
 
2020 m. rezultatai: 
Plėtojant masių spektrometrijos metodus analizuota įvairių bandinių izotopinė sudėtis fizikiniams ir cheminiams procesams medžiagotyroje, biologijoje ir aplinkotyroje tirti. Masių spektrometrijos metodai naudoti spręsti atmosferos taršos šaltinio identifikavimo atmosferoje uždavinius. Išmatavus aerozolio dalelių stabiliosios anglies izotopinius santykius bendrosios anglies (BA) bei organinės anglies OA) frakcijoje bandiniuose surinktuose šiltuoju sezonu mieste, pajūryje ir miško vietovėje buvo nustayta, kad didžiausią įtaką oro taršai Lietuvoje vasarą turi transporto išmetamosios dalelės (skysto iškastinio kuro degimo produktai). Tiriant du kontrastingus periodus (stabilųjį bei su padidėjusiu dalelių kiekiu) nustatyta ilgalaikės pernašos įtaka. OA frakcijos δ13C,kuri desorbavosi nuo filtų buvo matuojama trimis temperatūrinėmis pakopomis (200 °C, 350 °C ir 650 °C). Neigiamiausios vertės (-29 ‰) buvo organinės anglies, kuri desorbavosi ties 200°C temperatūros frakcija, o tai siejama su lakiųjų junginių oksidacija ilgalaikės pernašos metu. Gautus duomenis palyginus su 2017 paskelbtais žiemos metu gautais duomenimis tose pačiose vietovėse matoma, kad tiek BA, tiek OA žiemą buvo mažiau neigiamos δ13C vertės nei vasarą, o tai galima paaiškinti biomasės / anglies deginimo šaltinių indėliu žiemą. Miesto vietovėje OC δ13C žiemą didėjant desorbcijos temperatūrai, kuri būdinga pirminiams šaltiniams, mažai pasikeitė, tačiau vasarą δ13C OC buvo išeikvota esant žemesnei desorbcijos temperatūrai, galimai dėl antrinių organinių aerozolių susidarymo įtakos. Didesnė ne itin lakios OA dalis vasarą, palyginti su žiemos laiku, rodo, kad pagrindinis organinis aerozolis formuojasi esant aktyviam fotocheminiam procesui visose trijose vietovėse [25].  Taip pat pristatyta nauja terminės desorbcijos metodika kai organinės anglies (OA) frakcijos stabiliosios anglies (13C) izotopinis santykis aerozolio dalelėse yra matuojamas trimis temperatūrinėmis pakopomis (200 °C, 350 °C ir 650 °C). Toks metodas suteikia galimybę gauti informacijos apie anglies turinčių aerozolių šaltinius ir atmosferoje vykstančius procesus. Buvo įrodyta, kad naudojantis šia metodika  gaunami rzultati yra pakankamai tikslūs ir preciziški. Be to, daroma išvada, kad pateiktas metodas nepriklauso nuo naudojamų temperatūros pakopų skaičiaus, o suodžių susidarymas ar anglies izotopo frakcionavimas vykstantis terminės desorbcijos metu neturi įtakos gautoms OA vertėms. Metodas buvo pritaikytas įvairių šaltinių filtrų pavyzdžiams tirti. Išanalizuoti du skirtingi biomasės deginimo šaltiniai: miesto autobusų išmetami teršalai surinkti tunelyje ir aplinkos filtrų mėginiai iš to paties regiono. Nors iš šaltinių gautos δ13C vertės buvo gan siaurame diapazone nuo -28 ‰ iki -26 ‰ gauti rezultatai suteikė informacijos apie vietinius specifinius taršos šaltinius, kai kad karbonatai, kurie lėmė 13C padidėjimą esant 650° C temperatūrai bandiniuose iš miesto tunelio [26].
Plėtoti masių spektroskopijos taikymai ir ekologijos mokslų tyrimuose. Remiantis ekologine teorija, dvi rūšys negali užimti tos pačios ekologinės nišos. Naudojant azoto stabiliųjų izotopų analizę aminorūgštyse (δ15N), tirtos nuosėdomis mintantčių amfipodų (Monoporeia affinis ir Pontoporeia femorata) populiacija. Nustatyta, kad trofinė padėtis (TP) ir sintezės indeksas (∑V; suvartotos medžiagos irimo būklė prieš ją asimiliuojant vartotojui) skiriasi nuo rūšies. Tirta, kiek TP ir ∑V reikšmės turi įtakos amfodų vaisingumui ir embrionų gyvybingumui ir nustatyta, kad embrionų M. affinis  gyvybingumas neigiamai koreliavo su TP. Tyrimo rezultatai rodo, kad aminorūgščių δ15N duomenys kartu su informacija apie reprodukcinę būklę, yra naudingi tiriant simpatrinių amfipodų trofinę ekologiją [27]. Trofinių nišų pasiskirtymas yra pagrindinis dalykas norint suprasti ekosistemos procesus, susijusius su biologinėmis invazijomis. Baltijos jūroje tirta invazinių žuvų „Neogobius melanostomus“ popliacija, jų trofinė niša, konkurencija su vietiniais dugnėdžiais, poveikis komerciškai svarbioms žuvims. Tyrimams naudotas stabiliųjų izotopų metodas, leidžiantis nustatyti potencialius trofinius N. melanostomus konkurentus. Taip pat naudota žarnyno kiekio analizė, kad kiekybiškai įvertintinti N. melanostomus įtraukimą į vietinių žuvėdžių mitybą. Rezultatai parode, kad N. melanostomus įsikūrimas lėmė naujus trofinius ryšius jūriniame maisto tinkle [28].
Radioanglis, kaip žymeklis, yra gera priemonė stebėti rezervuaro efekto kaitą bei antropogeninę ežero taršą. Lietuvos ežeruose įvertintas anglies izotopų pasiskirstymas ir rezervuaro efekto pokyčiai žuvyse ir įvairiose nuosėdų frakcijose taikant ypač jautrų greitintuvo masių spektrometrijos metodą (AMS. Nustatyta, kad Tapelių ežero rezervuaro efektas laikui bėgant kinta, o žuvies 14C matavimai nenustato tikslios rezervuaro efekto vertės, kuri galėtų būti naudojama vertinant sistemines archeologines datavimo paklaidas. Drūkšių ežero žuvų žvynų 14C rezultatai atskleidžia panašius pokyčius kaip ir humino rūgšties frakcijoje. Tai leidžia atsekti taršos įvykius bei savivalos procesus vandens telkiniuose [32K]. Masių spektrometriniai biologinių bei maisto bandinių tyrimai leidžia įvertinti fizikinius ir cheminius vyksmus biologiniuose objektuose žmogui artimoje aplinkoje. Žmogaus dantų emalio (δ13C), kaulų kolageno (δ13C ir δ15N), gyvūnų kaulų ir dantų dentino kolageno (δ13C ir δ15N) izotopų analizės rezultatai atskleidė, kad vėlyvojo Romos ir ankstyvosios migracijos laikotarpiais žmonių mityba išliko itin vienoda. Žmogaus dantų stabiliųjų izotopų analizė parodė, kad žmogaus mityba pirmiausia buvo grindžiama žolėdžiais ir visaėdžiais naminiais gyvūnais bei C3 augalais. Be to, gauta, kad socialinė stratifikacija neatsispindėjo izotopų duomenyse [29]. Atskleista naujų įžvalgų apie Lietuvos pakrančių gyventojų mitybą XIV - XIX amžiuje [30]. Bioarcheologinės medžiagos anglies ir azoto stabiliųjų izotopų analizė leido apibūdinti vyravusius maisto šaltinius ir gautus duomenis lyginti su istoriniais šaltiniais. Žmonių kietųjų audinių stabiliųjų izotopų santykio vertės iš Šiaurės Centrinės Azijos skiriasi ne tik chronologine, bet ir erdvine prasme, kas rodo įvairių išteklių naudojimą pragyvenimui. Manoma, kad stebėti izotopų santykių skirtumai visoje Šiaurės Centrinėje Azijoje yra tiesiogiai susijęs su gyvūnų ganymo strategijomis, kurių kaitai įtakos turėjo vietinė aplinka ir kraštovaizdžio ypatumai. Pateikiama žmogaus kaulų kolageno (datuojamo nuo bronzos amžiaus iki viduramžių laikotarpio Šiaurės Centrinėje Azijoje) anglies ir azoto stabiliųjų izotopų santykio vertės. Išmatuoti 734 mėginiai. Šie duomenys leido modeliuoti žmogaus mitybos pokyčius įvairiuose Šiaurės Centrinės Azijos ekotonuose ir chronologiniuose laikotarpiuose. Išanalizavus įvairių naminių žolėdžių rūšių izotopines vertes nustatyta, kad arkliams, galvijams ir avims/ožkoms Šiaurės Centrinėje Azijoje būdingi skirtingi izotopų santykiai. Dideli regioniniai skirtumai matomi δ13C reikšmėse visoje Šiaurės Centrinėje Azijoje nuo bronzos iki viduramžių atspindi C4 tipo augalų vartojimo mastą pasėliuose. Tačiau jie taip pat gali būti susiję su naudojamomis ganymo strategijomis, tokiomis kaip selektyvus galvijų, arklių ar ožkų auginimas, taip pat vertikalus gyvulių ganymas [31].
AMS 14C tyrimai tai pat papildė žmogaus aplinkos tyrimus. Datuoti mikrolito ir skelčių nuspaudimo technologijos įrodymai iš naujai atrastos Žingių akmens amžiaus vietovės, esančios rytų Lietuvoje. Trys medžio anglies mėginiai, identifikuoti kaip Pinus sylvestris L., rasti vietovėje, buvo datuoti 8475–8223 m. pr. Kr., o jų stratigrafinės padėties ir įvertintas galimas senos medienos efektas leido susieti šią naują radiochronologiją su litiniais radiniais. Radioanglies datavimo duomenys parodo tolimesnę skelčių nuspaudimo technologijos plėtrą viduriniame mezolite Kundos kultūros rajone, taip pat skatina toliau tirti galimą nuspaudimo technologijos žinių plėtrą į vakarų Baltiją per pietinį koridorių palei Joldijos jūrą ir Ancilio ežerą. Tyrimas praplėtė žinias apie mikrolitų naudojimą ir chronologiją bei mezolito pradžioje supintų taškų technologijos pakeitimą mikrolitiniais padargais [32].
Atliekant paleoekologinius tyrimus, molekuliniai žymenys vis dažniau naudojami bendruomenių struktūroms, aplinkos sąlygoms ir ekosistemos pokyčiams rekonstruoti. Nodularinas, anabaenopeptinai ir pasirinktos DNR sekos buvo pritaikytos kaip Nodularia spumigena žymekliai, norint rekonstruoti cianobakterijų istoriją Norvegijos fiorduose. Radioanglies datavimas buvo atliktas nustatant devynių nuosėdų kolonėlių sluoksnių amžių. Ankstesniais tyrimais įrodyta, kad Romos klimato optimumo metu N. spumigena žydėjimas Baltijos jūroje buvo intensyvesnis nei šiandien. Nauji tyrimai parodė, kad nors šiandien šios cianobakterijos nėra užfiksuotos Norvegijos fiordų fitoplanktono bendruomenėje, jų žydėjimas ten buvo įprastas šiltuoju holoceno periodu. Tyrimų rezultatai patvirtino temperatūros reikšmę N. spumigena vystymuisi, ir kad cianobakterijų ženklus išplitimas ir masinis žydėjimas vyksta dėl šiandieninių klimato pokyčių [33]. Tarpdisciplininiai fizkocheminiai ir biofizikiniai tyrimai leido gauti naujus rezultatus iš neolitizacijos Lietuvoje laikotarpio naudojant kompleksinius metodus: AMS radioanglies (14C) matavimus žiedadulkių bei makrobotaniniuose sedimentuose, bei molekulinius ir izotopinius matavimus keramikoje [34]. Masių spektrometrijos metodai taip pat taikyti geologijoje. Gauti nauji anglies izotopų santykio duomenys tamsiuosiuose  Silūro skalūnuose „Prągowiec“ telkinyje (pietiniuose Šventojo Kryžiaus kalnuose, Lenkija) bei Silūro skalūnuose „Jačonys-299“ gręžinyje, rytų Lietuvoje. δ13C analizės mėginiai buvo renkami maždaug kas 1 m. Remiantis graptolitais bei  δ13C analize nustatyta stratigrafija [33K,34K]. Masių spektroskopijos metodais tirta izotopinė sudėtis medžiagose. Kationų modifikacija leidžia kontroliuoti hibridinių halidų perovskitų struktūrą ir savybes. To išdava yra aukščiausios kokybės saulės celės, kurias sudaro Cs, metilamonis ir formamidinas. Eksperimentiškai ištirti metilamonio/dimetilamoni MA1-xDMAxPbBr3 hibridiniai perrovskitai (0≤x≤1). Parodyta, kad struktūrinių fazės perėjimų sumažėjimas paskatino netvarką ir kubinės fazės stabilizaciją net esam mažam kiekiui dimetilamonio katijonų. Dimetilamonio koncentracijai artėjant prie MAPbBr3 tirpumo ribos, stebimas struktūrinių fazės poslinkių išnykimas ir stikinės dipolinės fazės požymių atsiradimas. Azoto kiekiui kristaluose nustatyti buvo naudojamas elementinis analizatorius [35].

Publikacijos:
25. Mašalaitė-Nalivaikė, Agnė; Remeikis, Vidmantas; Zenker, K.; Westra, I.; Meijer, H.A.J.; Dusek, U. Seasonal changes of sources and volatility of carbonaceous aerosol at urban, coastal and forest sites in Eastern Europe (Lithuania) // Atmospheric environment. Oxford : Elsevier Ltd. ISSN 1352-2310. 2020, vol. 225, art. no. 117374, p. 1-11.
26. Zenker, Katrin; Sirignano, Carmina; Riccio, Angelo; Chianese, Elena; Calfapietra, Carlo; Prati, Maria Vittoria; Mašalaitė-Nalivaikė, Agnė; Remeikis, Vidmantas; Mook, Emily; Meijer, Harro A.J.; Dusek, Ulrike. δ13 C signatures of organic aerosols: Measurement method evaluation and application in a source study // Journal of aerosol science. London : Elsevier. ISSN 0021-8502. eISSN 1879-1964. 2020, vol. 145, art. no. 105534, p. 1-14.
27. Ledesma, Matias; Gorokhova, Elena; Holmstrand, Henry; Garbaras, Andrius; Karlson, Agnes M.L. Nitrogen isotope composition of amino acids reveals trophic partitioning in two sympatric amphipods // Ecology and evolution. Hoboken : Wiley. ISSN 2045-7758. 2020, vol. 10, iss. 19, p. 10773-10784.
28. Rakauskas, Vytautas; Šidagytė-Copilas, Eglė; Stakėnas, Saulius; Garbaras, Andrius. Invasive Neogobius melanostomus in the Lithuanian Baltic Sea coast: Trophic role and impact on the diet of piscivorous fish // Journal of Great Lakes research. Oxon : International Association of Great Lakes Research. ISSN 0380-1330. 2020, vol. 46, iss. 3, p. 597-608.
29. Bliujienė, A.; Skipitytė, R.; Garbaras, A.; Miliauskienė, Ž.; Šapolaitė, J.; Ežerinskis, Ž.; Čeponkus, J.; Masiulienė, .; Simčenka, E.; Minkevičius, K.; Piličiauskienė, G. The first data on the human diet in Late Roman and Early Migration period western Lithuania: evidence from stable isotope, archaebotanical and zooarchaeological analyses // Journal of archaeological science: reports. Amsterdam : Elsevier Science. ISSN 2352-409X. 2020, vol. 33, art. no. 102545, p. 1-13.
30. Skipitytė, Raminta; Lidén, Kerstin; Eriksson, Gunilla; Kozakaitė, Justina; Laužikas, Rimvydas; Piličiauskienė, Giedrė; Jankauskas, Rimantas. Diet patterns in medieval to early modern (14th–early 20th c.) coastal communities in Lithuania // Anthropologischer Anzeiger. Stuttgart : E. Schweizerbartsche Verlagsbuchhandlung. ISSN 0003-5548. eISSN 2363-7099. 2020, vol. 77, no. 4, p. 299-312.
31. Ananyevskaya, E.; Akhatov, G.; Loman, V.; Dmitriev, E.; Ermolayeva, A.; Evdokimov, V.; Garbaras, A.; Goryachev, A.; Kukushkin, A.; Kukushkin, I.; Kurmankulov, Zh.; Logvin, A.; Lukpanova, Y.; Onggar, A.; Sakenov, S.; Šapolaitė, J.; Shevnina, I.; Usmanova, E.; Utubayev, Zh.; Varfolomeev, V.; Voyakin, D.; Yarygin, S.; Motuzaite Matuzeviciute, G. The effect of animal herding practices on the diversity of human stable isotope values in North Central Asia // Journal of archaeological science: reports. Amsterdam : Elsevier Science. ISSN 2352-409X. 2020, vol. 34, part A, art. no. 102615, p. 1-11.
32. Rimkus, Tomas; Ežerinskis, Žilvinas; Šapolaitė, Justina; Peseckas, Kęstutis. Mesolithic AMS 14C evidence on microlithic and pressure blade technology in the lakeland of eastern Lithuania // Lithic technology. Abingdon : Taylor and Francis Group. ISSN 0197-7261. eISSN 2051-6185. 2020, vol. 45, no. 4, p. 215-226.
33. Konkel, Robert; Toruńska-Sitarz, Anna; Cegłowska, Marta; Ežerinskis, Žilvinas; Šapolaitė, Justina; Mažeika, Jonas; Mazur-Marzec, Hanna. Blooms of toxic cyanobacterium Nodularia spumigena in Norwegian fjords during Holocene warm periods // Toxins. Basel : MDPI AG. eISSN 2072-6651. 2020, vol. 12, iss. 4, art. no. 257, p. 1-12.
34. Piličiauskas, G., Kluczynska, G., Kisielienė, D., Skipitytė, R., Peseckas, K., Matuzevičiūtė, S., Lukešová H., Lucquin A., Craig O.E., Robson, H. K. (2020). FISHERS OF THE CORDED WARE CULTURE IN THE EASTERN BALTIC. Acta Archaeologica, 91(1), 95-120.
35. Šimėnas, M.; Balčiūnas, S.; Wilson, J.N.; Svirskas, Š.; Kinka, M.; Garbaras, A.; Kalendra, V.; Gagor, A.; Szewczyk, D.; Sieradzki, A.; Maczka, M.; Samulionis, V.; Walsh, A.; Grigalaitis, R.; Banys, J. Suppression of phase transitions and glass phase signatures in mixed cation halide perovskites // Nature communications. London : Nature Publishing Group. eISSN 2041-1723. 2020, vol. 11, art. no. 5103, p. [1-9].