Mokslas

1. Fundamentinių tyrimų srityje vykdyti aukščiausio lygio organinių ir kompozicinių molekulinių darinių homogeninėse ir heterogeninėse terpėse tyrimus, pasitelkiant modernius elektrocheminius, chromatografinius ir spektroskopinius metodus, remiantis molekulinės inžinerijos, cheminės inžinerijos ir nanotechnologijų principais.  Vystomi teorinius vyksmų ir medžiagų savybių aprašymo ir tyrimo metodus.  Šiais tyrimais siekiama prisidėti prie geresnio reiškinių ir medžiagų savybių supratimo, kelti darbuotojų kompetenciją, norint sukurti gerai techniškai aprūpintą molekulinės fizikos ir technologijų centrą, galintį spręsti Lietuvai ir pasauliui aktualius molekulinės elektronikos, cheminių technologijų ir nanoinžinerijos problemas.

 

2. Taikomųjų tyrimų srityje – kurti naujas organines medžiagas, pasižyminčias molekulinei elektronikai ir nanotechnologijoms svarbiomis savybėmis, tobulinti molekulinių struktūrų formavimo technologijas ir nanotechnologijas. Siekti sukurti mokslinės kompetencijos ir technologijų bazę, kuri turėtų tapti atspirties tašku naujų įmonių kūrimui ir jų veiklos palaikymui, suteikiant sudėtingų ir brangių tyrimų paslaugas.

 

3. Eksperimentinės plėtros srityje vykdyti Lietuvos ir užsienio ūkio subjektų užsakomuosius darbus organinės sintezės srityje, atlikti gamtinių ir organinių medžiagų mišinių chromatografinės analizės užsakomuosius projektus. Vystyti spektroskopinius, elektrocheminius tyrimo metodus bei tobulinti šiems tikslams reikalingą įrangą. Kurti molekulinės elektronikos ir sensorikos elementus, mazgus ir prietaisus. Naujų organinių ir bioorganinių molekulinių darinių pagrindu kurti naujas elektrokatalizės sistemas, konstruoti jutiklius ir biojutiklius, vystyti pavienių ląstelių analizės ir modifikavimo įrenginius, tinkamus molekulinei optoelektronikai skirtų medžiagų charakterizavimui.

1. Pastaraisiais metais pasiekta ženkli pažanga kuriant organinius saulės elementus vietoj fullereno naudojant akceptorines organines molekules. Pagrindinis jų privalumas yra mažesnis energijos tarpas ir stipri sugertis tolimoje raudonojoje spektro srityje. Su tuo susijusi problema yra mažas energijos skirtumas tarp donoro ir akceptoriaus HOMO lygmenų. Naudodami kelis pažangius kinetinius tyrimo metodus, aprėpiančius laiko skalę nuo subpikosekundžių iki mikrosekundžių buvo tiriamos visos vyksmų sekos nuo krūvininkų generacijos iki ištraukimo priklausomybės nuo HOMO lygmenų skirtumo. Parodyta, kad nors dėl mažo skirtumo padidėja atviros grandinės įtampa, tačiau tai riboja elementų našumą dėl neefektyvaus skylės perdavimo iš sužadinto akceptoriaus į donorą ir sustiprėjusios geminalinės rekombinacijos.

 

2. Netiesinė mikroskopija išryškina įprastais mikroskopijos metodais nematomą medžiagų struktūrą. Panaudodami du netiesinės mikroskopijos metodus pagrįstus koherentinės antistoksinės Ramano sklaidos (CARS) ir antrosios harmonikos generacijos (SHG) principais, derindami juos su kvantcheminiais skaičiavimais buvo nustatyta ant stiklo nusodintų timino kristalų sandarą. CARS ir SHG derinys, leido padaryti išvadą, kad timino kristale labiausiai tikėtinos yra timino-timino atvirkštinės ir timino-timino simetrinės molekulinės konfigūracijos.

 

3. Toliau tobulinant perovskitinių medžiagų pagrindu kuriamus prietaisus labai svarbu detaliai suprasti krūvininkų transporto reiškinius. Derindami kinetinius fotosrovės, fotoliuminescencijos ir originaliai modifikuotus uždelsto krūvio surinkimo  eksperimentinius metodus, mes įvairiapusiškai ištyrėme krūvininkų judėjimo savybes perovskitimiuose sluoksniuose ir jo priklausomybę nuo temperatūros. Gauti rezultatai parodė, kad krūvininkų judrį žemoje temperatūroje daugiausia lemia energijos barjerai, o ne krūvininkų gaudyklės. Pasiūlyta energijos barjerų koncepcija ženkliai keičia įprastą krūvininkų judėjimo perovskituose modelį ir leidžia tiksliau modeliuoti ir optimizuoti vyksmus kuriamuose prietaisuose. 

4. Eksperimentiškai ir taikant teorinio modeliavimo metodus nagrinėtos tilakoidinės membranos, siekiant suprasti galimus šių sistemų adaptacijos mechanizmus prie skirtingų apšvitos sąlygų. Tam tikslui tiriamos modelinės sistemos, inkorporuojant anteninius kompleksus į liposomas, o taip pat ir pačias lipidines membranas, išskirtas iš detergentais paveiktų augalų, bei išaugintų iš mutantų, turinčių padidintą specialaus baltymo, dalyvaujančio sistemos adaptacija apšvitos sąlygoms, koncentraciją.  Matuojant fluorescencijos spektrų kinetikas plačiame temperatūrų diapazone buvo pademonstruota, jog savireguliacijos reiškinys yra sietinas su nefotocheminiu sužadinimo gesinimo mechanizmu. Šie rezultatai pilnai patvirtino anksčiau jau postuluotą savireguliacijos mechanizmą. Teoriškai pademonstruota, jog stebima ilgabangė fluorescencijos juosta nėra charakteringas gesinimo mechanizmo atspindys, kaip buvo teigiama kitų šios problemos tyrėjų. Teoriškai analizuoti metodai, kurie taikomi spektroskopijoje analizuojant nehomogeninių sistemų spektrus ir jų kinetikas.

5. Panaudojant plazmoninių nanodalelių izoliuotų dielektriko sluoksniu sustiprintą Ramano spektroskopiją (angl. Shell Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy, SHINERS) ištirta mielių ląstelių paviršiaus struktūra, parodyta kokiais privalumais pasižymi SHINERS metodas lyginant su tradicine paviršiaus sustiprinta Ramano spektroskopija (ang. Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS).

6. Panaudojus daugiabangę Ramano spektroelektrochemiją, identifikuoti oksidacijos-redukcijos ir grįžtamojo protonavimo procesai, vykstantys ant polianilinu modifikuotų elektrodų elektrocheminėje sistemoje.

7. Dalinai aprūpinta darbo priemonėmis organinės sintezės laboratorija, užmegztas mokslinis bendradarbiavimas ir pradėta jungtinė tiriamoji veikla su Zelinskio Organinės chemijos instituto Steroidų chemijos skyriumi, susitarta dėl bendrų tyrimų su Prahos universiteto kolegomis. Paviršiaus reiškinių tyrimui skyriaus kolegoms atiduota serija imidazolo darinių. Atlikta eilė užsakomųjų darbų organinių medžiagų sintezės srityje.

8. Buvo atliekama biomarkerių paieška, įvertinimas ir palyginimas augaluose, augančiuose skirtingomis aplinkos sąlygomis. Buvo vykdyti augalinės kilmės ekstraktų biologinių savybių tyrimai, panaudojant toksiškumo ir antioksidacinius testus. Pritaikytas ir optimizuotas skysčių chromatografijos - masių spektrometrijos metodas trehalozės kiekybinei analizei mielių elektroporacijos studijoje.

9. Molekulinės technologijos buvo plėtojamos vykdant keletą į pritaikomus rezultatus orientuotų projektų, dalis kurių palietė ir molekulinių technologijų pritaikymo medicinoje tematiką. Pirmieji publikuoti darbai patvirtina šių žvalgomųjų tyrimų perspektyvumą, kadangi vien taikant nanotechologinius ir cheminius molekulinių darinių organizacijos valdymo principus, pasiekti specifiniai nervinių ir vėžinių ląstelių elgsenos efektai, be įprasto biocheminio stimuliavimo.

10. Toliau bendradarbiauta su ūkio subjektais, tiek Lietuvoje, tiek gaunant kontraktus iš užsienio. Vykdyti du projektai su Lietuvos įmonėmis pagal „Inočekio“ program: 1) su UAB Erumpo: „Mikrolašelių molekulinio pėdsako valdymas biolustų spausdinimo technologiniame procese“, kurio tikslas buvo ištirti piezoelektrinio skysčio mikrospausdinimo būdu ant polimerinio substrato perkeliamų baltymų agregaciją ir sąveikas mikrolašeliuose, nustatyti sąlygas gauti imunodetekcijai reikalingą optimalų baltymų paviršiaus tankį, orientaciją ir lateralinį/topografinį pasiskirstymą. 2) su UAB Ferentis „Lift-off“ litografijos panaudojimas paviršiaus baltyminių struktūrų sintezei“, kurio tikslas susintetinti ir ištirti mikrostruktūrų nukėlimo (angl. lift-off) litografijos metodu formuojamus funkcinius baltyminius darinius ant sintetinių bioimitacinių hidrogelių.

 

11. Suteiktos komercinės paslaugos Oksfordo universitui bei daugianacionalinei farmacijos kompanijai iš JAV. Bendra šių bandomųjų mokslinių tyrimų paslaugų vertė 2020 m. viršijo 15000 Eur. Klientai paslaugas įsigijo ir ankstesniais metais, taip pat planuoja tęstinius užsakymus ateityje bei tęsiamas bendradarbiavimas. Tai įrodo aukštą molekulinių technologijų parengties lygį bei sukuria prielaidas tolimesnei plėtrai.