Tobulesni saulės elementai, „antroji oda“ ir rekordai lazerių srityje: įvyko pirmoji FTMC Metinės konferencijos diena
Kovo 4 d. prasidėjo vienas svarbiausių FTMC renginių – Metinė konferencija, kurioje aptariame mūsų Centro mokslininkų pasiekimus, vykdomus projektus ir ateities planus.
Konferenciją atidaręs FTMC direktorius prof. dr. Ramūnas Skaudžius sveikino FTMC Mokslo tarybos sprendimą šiemet pakeisti renginio formatą: daugiau dėmesio skiriama rinktiniams žodiniams pranešimams, atsiranda FTMC skyrių stendiniai pranešimai ir trumpieji skyrių atstovų pokalbiai. R. Skaudžius akcentavo ir patį renginio pavadinimą – „Nuo teorijos iki inovacijų“.
„Šis pavadinimas atliepia mūsų strategiją, kad tai, ką darome, yra ne tik žinių kūrimas. Tai rodo, kad mes, kaip institucija, jungiame du skirtingus pasaulius ir turime daug galimybių dar labiau žengti tvarių inovacijų link“, – pabrėžė FTMC vadovas, linkėdamas, kad ši diena taptų gera proga kiekvienam mokslininkui sustoti ir pagalvoti apie visus savo nuveiktus darbus.
Pirmasis konferencijos pranešimas – „ChipsC²-LT: ką tai reiškia FTMC?“, kurį pristatė projekto „ChipsC²-LT“ vadovas, FTMC Optoelektronikos skyriaus mokslininkas dr. Saulius Tumėnas. Šio didžiulio projekto partneriai (FTMC, Vilniaus universitetas, VILNIUS TECH ir Kauno technologijos universitetas) siekia skatinti žinių mainus tarp mokslo institucijų ir pramonės įmonių, suburti stiprią šalies mokslininkų bei verslo bendruomenę, galinčią kartu kurti pažangius sprendimus puslaidininkių srityje.
„Mūsų tikslas – palydėti mokslininką nuo technologijos dizaino iki galutinio prototipo. Mes norime būti tiltu, jungiančiu akademiją su pramone“, – sakė S. Tumėnas, pabrėždamas, kad viena didžiausių iniciatyvos stiprybių yra bendras skirtingų institucijų veikimas ir dalijimasis žiniomis. Nauda gali būti abipusė, tačiau Lietuvoje dažnai nežinome vieni kitų stiprybių ir bendradarbiavimo galimybių.
Todėl „ChipsC²-LT“ kolegas kviečia labiau duoti žinoti apie save verslo įmonėms – ypač šiame kontekste aktualios tokios sritys kaip paviršiaus analizė ir metrologija, vadinamosios III–V medžiagos ir epitaksija, lazerinės technologijos ar mikrobangos. Taip pat svarbūs yra mokymai: tiek patys FTMC mokslininkai gali kreiptis į keturias projekto institucijas gilinti savo žinių, tiek jų suteikti kitiems, už tai gaunant finansavimą.
„Kur saulė švies stipriausiai? Dabartinė fotovoltaikos rinka ir ateities perspektyvos“ – antrasis konferencijos pranešimas, kurį skaitė FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriaus vadovas dr. Rokas Kondrotas. Fotovoltaika yra technologijos, kurios saulės šviesą paverčia į elektros energiją. Pasak mokslininko, šiuo metu visame pasaulyje elektros poreikis sparčiai auga, tačiau pasiūla niekaip nepasiveja paklausos. Todėl saulės elementų efektyvumo didinimas yra viena iš pagrindinių priemonių, kaip patenkinti šį svarbų žmonijos poreikį.
Po kelių mėnesių R. Kondrotas išvyks stažuotei į prestižinį Masačiuseto technologijos universitetą (MIT), kur ieškos sprendimų, kaip tobulinti vadinamuosius tandeminius saulės elementus – dabartiniai sudaryti iš įprastos šiai sričiai medžiagos sicilio bei ganėtinai naujo „priedo“ – perovskitų (dėl kurių elementų gamyba tampa pigesnė). Skirtingos pasaulio šalys jau kuria pilotines tokių elementų linijas.
„Matyčiau, kad ateityje, už 20–30 metų, įprastus saulės elementus būtų galima keisti tandeminiais. Tačiau pastarieji dar neišnaudoja savo visos energijos. Tad būtų galima į saulės elementą įdėti dar vieną, papildomą, puslaidininkio, celę. Tačiau, kad ji būtų efektyvi ir nebrangi, trūksta reikiamų medžiagų. Štai dėl ko išvykstu į MIT, dirbsiu su seleno-teluro lydinių sistema, kurią mes pradėjome tyrinėti ir mūsų FTMC laboratorijoje“, – pasakojo R. Kondrotas.
FTMC Lazerinių technologijų centro mokslininkas dr. Mindaugas Gedvilas pristatė temą „Lazerinis metalų mikroapdirbimas ultratrumpų impulsų papliūpomis“. Papliūpa (angl. burst) – tai reiškinys, kai lazeris vietoje vieno impulso išspinduliuoja kelis labai greit iš eilės. Tai suteikia galimybę atlikti abliaciją – lazerinį metalų paviršiaus apdirbimą, kai dėl papliūpų sukeliamo karščio nereikalingi elementai yra nugarinami nuo metalo paviršiaus.
Pranešėjas pasakojo apie eksperimentus naudojant bistabilumą (angl. bistability) – reiškinį, kai lazerinė sistema gali turėti du skirtingus, bet stabilius darbo režimus, ir ji „persijungia“ tarp jų priklausomai nuo sąlygų. Pasak M. Gedvilo, atlikti rezultatai buvo puikūs – nes jo komanda ne kartą gerino pasaulinius abliacijos efektyvumo rekordus.
Vienas iš geriausių to pavyzdžių – lazerinis nerūdijančio plieno spalvinimas naudojant minėtas papliūpas: „Išgavome gan plačią spalvų gamą ir 40 milimetrų per sekundę spalvinimo greitį. Mūsų žiniomis, tai yra didžiausias pasiektas toks greitis kalbant apie nerūdijantį plieną.“
„Ar kada susimąstėte, kiek laiko praleidžiate su tekstile, drabužiais? Žinoma, didesnę dienos dalį“, – savo pranešimą pradėjo dr. Julija Baltušnikaitė-Guzaitienė, FTMC Tekstilės technologijų skyriaus vadovė. Jos intriguojanti tema – „Funkcinė tekstilė kaip antroji oda“. Mokslininkė su tarptautine komanda kuria ypatingus gynybai skirtus drabužius, kurių tikslas – visapusiškai apsaugoti karį.
Kaip nurodo Europos gynybos strategija, šiandien nepakanka su aplinka susiliejančio kamufliažo – reikalinga apranga, kuri žmogų maskuotų nuo radarų, jutiklių ir kitų įrenginių visame elektromagnetinių bangų ruože, taigi reikalingi savotiški „nematomieji apsiaustai“.
Prisidėdami prie europinio projekto „ACROSS“, FTMC tekstilininkai ir Mikrobangų laboratorijos fizikai vysto antiradarines bei šiluminę spinduliuotę slopinančių medžiagas, o tam pasitelkia tam tikrus polimerus bei metapaviršius.
Tačiau čia mokslininkai susiduria ne tik su technologinėmis, bet ir ekologinėmis problemomis:
„Tvari tekstilė ir gynyba iki šiol buvo ne visiškai suderinamos sritys. Gynybos tekstilės technologijos negali būti pilnai atskleistos, todėl tokia tekstilė sunkiai gali patekti į žiedinės ekonomikos ciklą. Kalbant bendrai apie tekstilę, atliekų mastas didžiulis – 6 milijonai tonų per metus ES, ir tai yra tik tas skaičius, kuris reglamentuotas, žinomas.
Gynybai skirtos tekstilės atliekos sudaro 2–3 proc. Atrodo nedaug, bet tokia tekstilė būna pagaminta su specialiomis dangomis, vadinamosiomis amžinosiomis cheminėmis medžiagomis, kurios sunkiai išskaidomos“, – pabrėžė FTMC mokslininkė, kuri teigė, kad vienas iš sprendimo būdų – gaminti aprangą iš kanapių pluošto, kuri ekologiškas ir 100 proc. suyrantis.
Metinėje konferencijoje ypatingas dėmesys buvo skiriamas ir teorinei fizikai: FTMC Fundamentinių tyrimų skyriaus mokslininkas dr. Lukas Razinkovas pristatė temą „Giliųjų kristalo defektų spektroskopija ir krūvio dinamika: teorijos ir eksperimento sąsajos“. Pasak Luko, jo pranešimo tikslas – parodyti, kad net ir fundamentiniai tyrimai turi ryšį su praktiniais eksperimentais ir netgi technologijomis.
Kolega tyrinėja kristalų defektus – savotiškus netobulumus kristalo struktūroje. Nors žodis „defektas“ kasdienėje kalboje reiškia trūkumą ir nesėkmę, L. Razinkovo aptarti gilieji defektai yra naudingi kvantinių technologijų srityje. Pavyzdžiui, jie gali būti panaudojami vystant kvantinę komunikaciją, kuriant atominės skalės jutiklius, yra svarstoma ir apie defektų naudą kvantinėje kompiuterijoje.
FTMC mokslininkas pristatė keletą pavyzdžių, kaip teoriniai skaičiavimai gali papildyti „konkrečius“ eksperimentus. Vienas stipriausių to įrodymų – FTMC dalyvavimas ambicingame tarptautiniame projekte.
„Smagu, kad mūsų darbus pastebėjo didelis Australijos startuolis „Quantum Brilliance“, kurie kuria kvantinius procesorius ir jutiklius. Šitaip pradėjome dalyvauti konsorciume: FTMC teikia teorines žinias, o praktinius eksperimentus atlieka „Quantum Brilliance“, Prancūzijos kondensuotų medžiagų tyrimų laboratorija GEMaC, Oslo universitetas ir Vokietijos Makso Planko polimerų tyrimų institutas.
Manau, tai yra išskirtinis atvejis, kai fundamentinis mokslas gali rasti ryšį su technologiniais pritaikymais“, – džiaugiasi L. Razinkovas.
Po jo sekė dr. Vladislovas Čižas, neseniai pelnęs Geriausios 2024 m. disertacijos apdovanojimą Gamtos, technologijos, medicinos ir sveikatos bei žemės ūkio mokslų srities kategorijoje. Jo pranešimas ir buvo ta pačia tema – „Aukšto dažnio parametrinės ir Bloch stiprinimo perspektyvos GaAs/AlGaAs supergardelėse“.
Jaunasis mokslininkas kūrė terahercinių bangų šaltinius ir tam panaudojo kvantines supergardeles – plika akimi nematomus kvadrato formos darinius, pagamintus iš galio arsenido kristalo. Dėl jų savybių įmanoma ne tik spinduliuoti terahercų bangas, bet ir jas sustiprinti net iki tūkstančio kartų. 2023 m. FTMC mokslininkas su kolegomis šį išradimą užpatentavo.
Kaip yra minėjęs anksčiau, V. Čižas pastebi, jog terahercų bangų ruožo panaudojimas praktiniams taikymams tampa vis labiau prieinamas ir patrauklus pasaulyje, tad tikimasi, kad mažų, našių ir galingų naujos kartos šaltinių sukūrimas leis stipriai atpiginti jų pagrindu veikiančius prietaisus ir dar labiau išplėsti taikymo galimybes.
Paskutinis pirmosios konferencijos dienos pranešimas – „Quantum Boost 2025: Kvantinis šuolis autonominės navigacijos link“, kurį pristatė FTMC Optoelektronikos skyriaus technikė Akvilė Paskačimaitė. Lapkritį FTMC vyko pirmasis Baltijos šalyse kvantinis hakatonas „Quantum Boost“, kurį laimėjo mūsų Centro jaunųjų mokslininkų komanda „Quantum Bäcon“.
Jų idėja – navigacija be GPS. Dažnas iš mūsų be šios technologijos šiandien neįsivaizduojame savo kasdienybės, tačiau GPS signalus galima susekti ir užblokuoti. O tai darosi vis aktualiau gynybos kontekste. Tad komanda ieškojo kitokio sprendimo.
„Susidarėme visų pasaulyje egzistuojančių navigacijos sistemų sąrašą. Norėjom, kad mūsų sistema būtų ne tik neužblokuojama, bet ir neaptinkama – ir iškart pusę iš minėto sąrašo teko išbraukti. Netiko ir vadinamosios inertinės navigacijos sistemos, nes turi problemų, kurias išspręsti gali tik atominiai laikrodžiai – bet, norint turėti kompaktišką tokį prietaisą, reikia krapštyti tūkstantines sumas“, – prisiminėAkvilė.
Netiko ir kitos esamos priemonės, tad „Quantum Bäcon“ grįžo prie seno gero metodo, kurį jūroje naudojo dar Kristupas Kolumbas – trianguliacijos (vietos, atstumo ar padėties nustatymo naudojant matavimus iš dviejų ar daugiau skirtingų taškų), ją papildant šiuolaikinėmis technologijomis – kvantiniais jutikliais šiaurės krypčiai nustatyti bei objektus atpažįstančiu dirbtiniu intelektu.
Toks prietaisas būtų pigus, nesusekamas ir patikimas. Daugiau apie šią idėją skaitykite paspaudę šią nuorodą.
Po pranešimų sekė diskusijos aktualiomis temomis. Pirmoji – „Gynybos politika ir moksliniai tyrimai: sinergija saugumo stiprinimui“. Savo įžvalgomis dalijosi Gynybos resursų agentūros prie Krašto apsaugos ministerijos (KAM) atstovas Laurynas Mockaitis, FTMC direktoriaus patarėjas Darius Petryla ir FTMC mokslininkai: dr. Paulius Ragulis, dr. Julija Baltušnikaitė-Guzaitienė, dr. Gediminas Račiukaitis ir dr. Vilius Vertelis. Diskusiją moderavo KAM atstovė dr. Simona Pūkienė.
Pirmąją Metinės konferencijos dieną užbaigė diskusija „Kvantinė pažanga ir jos integracija į šiuolaikinę technologijų ekosistemą“, kurią moderavo FTMC fizikė, Lietuvos kvantinių technologijų asociacijos „Quantum Lithuania“ atstovė dr. Mažena Mackoit- Sinkevičienė. Dalyvavo FTMC direktoriaus pavaduotoja inovacijoms ir plėtrai dr. Reda Nausėdaitė, taip pat – Evaldas Pabrėža („Integrated Optics“), dr. Šarūnas Meškinis („Quantum Lithuania“, Kauno technologijos universitetas), dr. Mantas Šimėnas („Quantum Lithuania“, Vilniaus universitetas) ir dr. Tadas Paulauskas (FTMC Optoelektronikos skyrius).
FTMC informacija ir nuotraukos