Europos Komisija kiekvienais metais skelbia Marie Skłodowskos-Curie fondo individualios stipendijos (angl. Individual Fellowship) konkursą. Ši prestižinė stipendija skirta kelti mokslininkų kompetencijos lygį, skatinti tarptautinės mokslo bendruomenės talentus, jų mobilumą ir keitimąsi žiniomis. Kasmet siekiantys šios stipendijos įvairių sričių mokslininkai pateikia apie 10 000 paraiškų. Šis skaičius – vis auga, o sėkmės rodiklis svyruoja nuo 10 iki 15%. 2014 – 2020 m. individualią M. Skłodowskos-Curie stipendiją jau yra laimėję septyni lietuvių mokslininkai, kurie sėkmingai vysto aukšto lygio Lietuvos mokslą ir garsina mūsų šalį pasaulyje.

 

Ankstesniais metais šios prestižinės ES mokslo stipendijos laureatais jau yra tapę ir kiti FTMC mokslininkai: dr. A. Alkauskas (2015 m.), dr. R. Lukošė (2017 m.), dr. S. Strazdaitė (2018 m.).

Šiemet (paraiška pateikta 2019 m.) M. Skłodowskos-Curie fondo individualios stipendijos konkurso nugalėtoju tapęs FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriaus mokslininkas dr. R. Kondrotas siekia tobulinti atsinaujinančios energetikos inovacijas: pagerinti dabartinių saulės elementų efektyvumą. Pasak mokslininko, šiuolaikiniai saulės moduliai (montuojami ant stogų bei tie, iš kurių surenkamos saulės elektrinės) neišnaudoja apie 20% saulės energijos ilgųjų bangų ruože. FTMC dr. R. Kondroto išsikeltas tikslas - susintetinti ir išnagrinėti mažai tyrinėtus chalkogenidinių pervoskitų kristalus, kurie teoriškai pasižymi reikiamomis fizikinėmis savybėmis infraraudonųjų spindulių srityje. Todėl galėtų būti priderinti tiek prie silicio, tiek prie kitų, plonų sluoksnių pagrindu gaminamų saulės modulių.

Noras dirbti Lietuvoje

Po fizikos studijų Vilniaus universitete, prieš penkerius metus FTMC įgijęs chemijos mokslų daktaro laipsnį, jaunasis mokslininkas R. Kondrotas metams išvyko stažuotis į Katalonijos Energijos tyrimų institutą Barselonoje. Vėliau dvejus metus dirbo Kinijoje, Nacionalinėje Uhano optoelektronikos laboratorijoje, Huazhong Technologijos ir mokslų universitete. Ir, nors buvo kviečiamas likti Kinijoje bei ten vystyti mokslinę veiklą, mokslininkas grįžo į Lietuvą. Pasak dr. R. Kondroto, sprendimą lėmė ne tik didžiulis noras dirbti gimtinėje, bet ir inovacijų lyderiu Baltijos šalyse vadinamo FTMC suteikiamos profesinės galimybės. Todėl dr. R. Kondrotas pateikė paraišką individualiai Marie Skłodowskos-Curie stipendijai gauti, kuri suteikia galimybę mokslininkams grįžti į Europą, dalintis įgytomis žiniomis, įgyvendinti savo projektus bei siekti mokslinės karjeros pasirinktame tyrimų centre ar universitete.

FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriaus laboratorija, dr. R. Kondroto rankose - stibio selenido saulės elementas (asmeninio archyvo nuotrauka)

Apie prestižinę mokslo stipendiją laimėjusį projektą „Chalkogenidiniai perovskitai infraraudonųjų spindulių fotovoltaikai“, atsinaujinančią energetiką, saulės elementų inovacijas bei įdomų, iššūkių pilną šiuolaikinio mokslininko kelią – kalbamės su FTMC mokslų daktaru Roku Kondrotu. Pasak mokslininko, M. Skłodowskos-Curie programos lėšomis remiamas projektas - tai pirmasis žingsnis link infraraudonosios fotovoltaikos srities, kuris suteiks stimulą ir taps proveržiu, kuriant ateities saulės energetikos technologijas.

Konkurse dėl M. Skłodowskos-Curie fondo stipendijos dalyvavote ne pirmą kartą. Kiek pastangų jums kainavo šis laimėjimas ir kokius reikalavimus turi išpildyti mokslininkas, siekiantis šio prestižinio laimėjimo?

Mano projektas susijęs su medžiagų sinteze ir charakterizavimu, todėl teikiau paraišką fizinių mokslų kategorijoje. Tačiau dalyvauti konkurse dėl M. Skłodowskos-Curie stipendijos gali visi, turintys mokslų daktaro laipsnį ar jį atitinkantį diplomą.

Individualios M. Skłodowskos-Curie stipendijos skirstomos į penkias kategorijas: standartinė europinė, visuomenė ir verslas (skirta neakademiniam sektoriui), reintegracijos, karjeros atnaujinimo ir pasaulinė. Tuometinė mano situacija atitiko reintegracijos stipendijai keliamus reikalavimus: buvau mokslininkas, persikeliantis dirbti iš Kinijos, ne ES narės, į FTMC - ES šalies tyrimų centrą. Tokiu atveju turi pateikti paraišką, kur aprašomas numatomas projektas, jo aktualumas ir naujumas. Tačiau - lygiai taip pat svarbu įtraukti informaciją apie tai, kokia bus mokslininko kompetencijos kėlimo eiga, kaip vyks integracija į priimančią instituciją bei kokios ateities karjeros perspektyvos.

Kadangi paraiškų teikiama labai daug, laimėjimo kartelė tikrai aukštai iškelta, konkursas - milžiniškas. Todėl mokslininkų paraiškos turi būti paruoštos labai kokybiškai ir atitikti visus keliamus reikalavimus. Paraiškas vertina nepriklausoma garsių Europos ir kitų šalių mokslininkų grupė, o finansuojami tik patys geriausi projektai. Kai pirmą kartą bandžiau gauti M. Skłodowskos-Curie stipendiją 2018 m. - nepavyko. Antrą kartą ruošiant paraišką, labai pravertė recenzentų ir ankstesnių metų šios stipendijos laimėtojų pastabos bei patarimai. Ir labai džiaugiuosi, kad šįkart mane lydėjo sėkmė.

Prijungti prie lankstaus saulės elemento zondai. Jų pagalba matuojamos elemento elektrinės charakteristikos, esant dirbtiniam saulės apšvietimui. Uhano nacionalinė optoelektronikos prof. J. Tang laboratorija (asmeninio archyvo nuotrauka)

Uhano nacionalinėje optoelektronikos prof. J.Tang laboratorijoje pagrindiniai tyrimams naudoti įrenginiai - vamzdinė ir greito kaitinimo krosnys (asmeninio archyvo nuotrauka)

Kokį mokslinį projektą įgyvendinsite, ką tyrinėsite? Kodėl pasirinkote būtent šią temą, objektą?

Šio mokslinio darbo tiriamasis objektas yra chalkogenidiniai perovskitai, iki šiol mažai tyrinėta medžiagų grupė. Teoriškai, tam tikri junginiai iš šios medžiagų grupės pasižymi fizikinėmis ir optinėmis savybėmis, kurios galėtų būti pritaikytos saulės elementuose ilgųjų bangų srityje. Projekte šios medžiagos bus sintetinamos ir charakterizuojamos. Sieksime įvairiais eksperimentais įvertinti ir išmatuoti jų fizikines savybes, o projekto pabaigoje gaminsime foto detektorių. Nuo magistratūros studijų aš dirbau su šviesai jautriais puslaidininkiais, siekiant juos pritaikyti saulės elementams. Šioje temoje, tik su skirtingomis medžiagomis, mokslinę veiklą tęsiu iki šiol. Paraiškoje M. Skłodowskos-Curie fondo stipendijai mano tematika bendrąja prasme išlieka ta pati, bet tiriamasis objektas - visiškai naujas. Tiesa, šių medžiagų pritaikymo aspektu, mintį pasiūlė mokslinis vadovas prof. Jiang Tang Kinijoje. Pirmuosius šio tyrimo literatūros apžvalgos darbus atlikau dar ten. Taigi, tam tikra prasme šis mano mokslinis darbas - tęstinis.

FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriaus laboratorijoje auginamas absorberis – pagrindinis saulės elemento sluoksnis (asmeninio archyvo nuotrauka)
 

Kiek laiko planuojate vykdyti šį mokslinį tyrimą? Kokius būdus, metodus naudosite, kurdami inovatyvius, efektyvesnius saulės elementus?

Projekto trukmė yra dveji metai, o mokslinis darbas vyks trimis etapais. Pirmiausia, bendradarbiaudami su Talino technikos universiteto mokslininkais, sintetinsime medžiagas iš chalkogenidinių perovskitų grupės. Stažuotės Taline metu ruošime įvairių junginių mišinius, kuriuos kaitinsime specialiose kvarco ampulėse 900 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Tokiu būdu susintetinę aukštos kristalinės kokybės perovskitus, sieksime ištirti jų fizikines bei optines savybes. Šiuos tyrimus atliksime FTMC laboratorijose.

Kvarco ampulės su jose užlydytomis medžiagomis, skirtomis perovskitinių chalkogenidų sintezei - Talino technikos niversiteto Fotovoltaikos laboratorija (asmeninio archyvo nuotrauka)

Antrajame etape auginsime plonus, atrinktų medžiagų sluoksnius. Pirmiausia, panaudojant impulsinį lazerį, kartu su Vilniaus universitetu, o vėliau, atkaitinant užaugintus sluoksnius reaktyvioje, chalkogenidų prisotintoje atmosferoje, dirbsime FTMC.

Stiklapūčiu užlydomas vienas kvarcinės ampulės galas, sudedami bandiniai ir kapsulė užlydoma. Talino technikos universiteto laboratorija (asmeninio archyvo nuotrauka)

Talino technikos universiteto laboratorijoje atliekama chalkogenidinių perovskitų sintezė. Šios krosnys įkaitina kvarcines ampules iki 1000 laipsnių Celsijaus ir kaitinamos nuo kelių valandų iki kelių savaičių (asmeninio archyvo nuotrauka)

Noriu pabrėžti, kad nors M. Sklodowskos-Curie fondo stipendija yra individuali, skiriama konkrečiam mokslininkui, norėdamas įgyvendinti savo idėją - turi atlikti didelės apimties mokslinius darbus. O tai įmanoma tik dirbant kartu su kitais mokslininkais, mokslinių institucijų komandomis. Tad, kaip minėjau, sintezės dalį atliksime kartu su Talino technikos universiteto mokslininkais, struktūrinė medžiagų analizė bus atliekama FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriuje, optiniai ir elektriniai matavimai – FTMC Optoelektronikos skyriuje su ten dirbančių mokslininkų pagalba. Šio mano darbo pagrindinis mokslinis vadovas yra FTMC prof. A. Krotkus, o papildomų žinių iš kitų sričių suteiks FTMC prof. R. Juškėnas, prof. J. Banys, M. Grossberg (Estija). Juk vienas lauke - ne karys.

Galutiniame tyrimo etape detaliai charakterizuosime gautų plonų sluoksnių optines ir elektrines savybės ir vertinsime šių medžiagų pritaikomumą saulės elementams ilgųjų bangų ruože.

Pagamintų saulės elementų testavimas (asmeninio archyvo nuotrauka)

Kokią reikšmę mokslui ir visuomenei turės šis jūsų mokslinis tyrimas, kokių svarbių, unikalių rezultatų šioje srityje tikitės pasiekti?

Šis mano mokslinis tyrimas - pakankamai ambicingas, nes žengiama į labai mažai tyrinėtų medžiagų grupę. Kai kurie iš junginių anksčiau niekada nebuvo sintetinti, ir mokslo pasaulyje yra labai mažai žinoma apie jų kristalines struktūras, termodinaminį stabilumą ir kitas savybes. Projekte numatoma šias medžiagas ištyrinėti itin detaliai. Tai suteiks naujų žinių apie šių junginių struktūrinius ypatumus, optines bei elektrines savybes.

Stibio selenido saulės elementas su aukso kontaktais FTMC Medžiagų struktūrinės analizės skyriaus laboratorijoje  (asmeninio archyvo nuotrauka)

Medžiagų moksle nuolatos yra ieškoma naujų cheminių junginių ir medžiagų, pasižyminčių geresnėmis savybėmis už jau naudojamas. Taip pat labai svarbu, kad jos būtų mažiau taršios, draugiškos gamtai, sudarytos iš žemėje paplitusių elementų. Jei šio tyrimo metu sėkmingai įrodysime chalkogenidinių perovskitų potencialą, jie galėtų pakeisti arba pagerinti dabartinius optoelektronikos prietaisus ir saulės elementus. Saulės elementų našumo padidinimas leistų sumažinti elektrinių įdiegimo kaštus, taip pat efektyviau išnaudoti medžiagas ir atsinaujinančiai saulės energetikai naudojamus žemės plotus. Teoriniai skaičiavimai rodo, kad panaudodami fotoelementą, veikiantį infraraudonųjų spindulių srityje, dabartinių Si (silicio) saulės elementų efektyvumą galima padidinti penktadaliu, 20% - tai tikrai gana daug. Vis dėlto, galutinis tikslas šiame projekte nėra naujo saulės elemento sukūrimas, nes tam nepakanka įgyvendinimui numatyto laiko. Inovatyvų fotodetektorių kursime ir pagaminsime siekdami išmatuoti optoelektronines savybes. Tai – koncepcinis projektas, padėsiantis tolesniems naujiems mano moksliniams tyrimams.

Greta vieno iš nebenaudojamų CERN detektorių, eksponuojamų šiuolaikinės kultūros centre, Barselonoje (asmeninio archyvo nuotrauka)

Ką jums, mokslininkui, reiškia šis laimėjimas - individuali Marie Sklodowskos-Curie stipendija? Kuo svarbus šis pasiekimas?

Šis laimėjimas man asmeniškai suteikė itin pozityvų grįžtamąjį ryšį. Kaip mokslininkui - tai puikus įrodymas, kad pasirinkta tyrinėjimų kryptis, įgytos kompetencijos ir paraiškų paruošimo lygis atitinka aukščiausius tarptautinius standartus. Šio projekto vykdymas atveria kelius užmegzti naujus ryšius. Pavyzdžiui, jau esu priimtas į M. Sklodowskos-Curie alumni organizaciją, kur galima lengvai susipažinti su buvusiais laureatais, pasidalinti idėjomis ir surasti partnerių ateities projektams. M. Sklodowskos-Curie fondo remiamuose projektuose mokslininkai skatinami įgyti naujų žinių, todėl išmoksiu dirbti su naujais medžiagų sintezės aparatais ir įvaldysiu naujas medžiagų charakterizavimo metodikas. Visos šios žinios itin pravers ateityje.

Esu laimingas, kad gavau šią stipendiją. Pirmiausia, man tai reiškia pripažinimą ir naujas galimybes. Šis laimėjimas man suteikė papildomos motyvacijos dirbti dar daugiau, siekti aukštesnių rezultatų. Ši stipendija - tarsi tramplinas pradėti vystyti inovatyvią technologiją, apie kurią mąsčiau jau seniai. Mokslinis darbas man teikia didelį malonumą, bet kai tavo veikla įvertinama ir sulaukia pripažinimo tarptautiniu mastu - tai suteikia dar daugiau stimulo siekti kuo geresnių rezultatų.

Kodėl tapote mokslininku - pasirinkote tyrinėti sudėtingus procesus? Ką jums reiškia mokslas?

Man mokslas – tai įvairių reiškinių, veikimo mechanizmų ar medžiagų savybių paaiškinimas/supratimas. Nors mes turime įvairius teorinius modelius, gamta yra labai sudėtinga. Prognozuoti kaip ir kas įvyks, paaiškinti, kodėl vieni ar kiti reiškiniai vyksta būtent taip, o ne kitaip, yra didelis iššūkis. Mokslininkas ir yra tas žmogus, kuris bando tuos sudėtingus iššūkius įveikti. Ir neretai tame kelyje jis atranda naujų bei netikėtų atradimų, apie kuriuos iš pradžių net neįtarė. Tai – įtraukia ir žavi.

Mokykloje tikrai neplanavau tapti mokslininku. Žinojau tiek, kad labai patinka matematika ir fizika. Taip baigiau VU Kompiuterinės fizikos bakalauro studijas ir net pasiekęs mokslinio kelio  į daktaro laipsnį pusiaukelę - dar nebuvau tikras: ar darau tai, ką norėčiau veikti visą gyvenimą. Tačiau, doktorantūros studijų metu supratau, kad mane labai džiugina atradimo jausmas, eksperimento planavimas, naujų medžiagų tyrinėjimas. O jei visa tai dar turi ir praktinę prasmę, galimybę sukurti kažką naudingo visuomenei – mokslinė veikla yra vienas malonumas.

Visada traukė neorganiniai kristalai ir kieto kūno fizika, todėl atsidūriau mokslinių sričių sandūroje, kur tenka ne tik auginti kristalus, bet ir tyrinėti jų savybes. Su šviesai jautriais puslaidininkiais pradėjau dirbti studijuodamas magistrantūroje ir ši tema „užkabino”. Sužavėjo efektas, kai paėmus iš pažiūros paprastą stikliuką su kažkokiu tamsiu sluoksniu, prijungus kontaktus, saulės šviesoje voltmetras parodydavo nenulinę įtampą. Šviesai sąveikaujant su puslaidininkiu vyksta sudėtingi fizikiniai reiškiniai, į kuriuos man patinka gilintis, studijuoti ir bandyti juos suprasti.
 

Kodėl po stažuočių užsienyje sugrįžote dirbti į Lietuvą ir mokslininko kelią pasirinkote tęsti FTMC laboratorijose?

Nors Kinijoje ir buvo galimybė pratęsti darbus - atsisakiau. Nes nuo pat išvykimo į užsienį aš žinojau, kad norėsiu sugrįžti dirbti į Lietuvą. Kodėl būtent FTMC? Tai lėmė kelios priežastys: FTMC tuo metu persikėlė į naujas patalpas, todėl nauja infrastruktūra, modernizuota darbo aplinka, patogi geografinė vieta skatino ateiti ir dirbti čia. Taip pat stimulu buvo aktyvus ir šiuolaikiškas centro direktorius ir psichologinis faktas, kad „grįšiu namo”, nes FTMC apsigyniau daktaro disertaciją ir pažinojau nemažai kolegų.

Svarbu, kad šis centras orientuojasi į naujų technologijų kūrimą, jų vystymą, ir mokslininkui čia sudaromos sąlygos glaudžiai bendradarbiauti su verslu. Taigi, jei tiriamasis objektas yra praktinės reikšmės ir gali būti komercinamas – FTMC viena iš tinkamiausių institucijų vykdyti tiriamuosius darbus. Kita vertus, FTMC veikla yra įvairialypė, apima įvairias mokslo sritis: nanotechnologiją, optoelektroniką, medžiagų inžineriją, katalizę, elektrochemiją, branduolio fiziką ir t.t. Tad mokslininkas turi idealias galimybes pasirinkti metodikas, kuriomis galima charakterizuoti savo tiriamąjį objektą ar išmatuoti vienas ar kitas jo savybes.

Taip pat FTMC dirba daug stiprių mokslinių grupių su kompetentingais vadovais, kur jaunas žmogus gali semtis patirties, įgyti naudingų, aukščiausio lygio žinių ir tobulėti. Manau, tiek jaunam, tiek vyresniam mokslininkui svarbu, kokioje grupėje dirba, kokią aplinką kuria vadovas. Įkvepianti kurti ir tobulėti centro aplinka svarbi tiek pat, kiek ir moderni įranga.
 

Ką veikiate, kai „nebūnate mokslininku“, kaip ilsitės ir kur ieškote įkvėpimo naujiems moksliniams tyrimams?

Nuo įtemptos protinės veiklos dažniausiai ilsiuosi sportuodamas. Anksčiau žaidžiau aukščiausiose Lietuvos ir Katalonijos paplūdimio tinklinio lygose, ne vienerius metus buvau „Fizikų“ krepšinio komandos narys, žaidėme Vilniaus krepšinio lygose. Dabar mokausi man naujo sporto – badmintono. Visą laisvalaikį stengiuosi praleisti aktyviai: važinėjuosi dviračiu, bėgioju, kopiu į kalnus, tyrinėju naujas vietas ir apylinkes.

Kelionės - vienas iš mokslininko laisvalaikio pomėgių: įkopus į Pirėnų viršukalnę – Anetą  (asmeninio archyvo nuotrauka)

Įkvėpimas ir naujos idėjos dažniausiai aplanko tada, kai „Discovery“ kanale ar internete pamatau žmonijos technologijų ar mokslo pasiekimus bei jų atsiradimo kelią. Kartais tai būna neįtikėtino dydžio ir sudėtingumo statiniai (pvz., CERN), mašinos, laivai ar lėktuvai, kartais - kosmoso technologijos, bet įkvėpti naujam moksliniam tyrimui gali ir paprasčiausi buitiniai dalykai, genialūs jų inžineriniai sprendimai. Mėgstu skaityti mokslo populiarinimo straipsnius, ne tik savo srities mokslinę literatūrą, stengiuosi turėti kuo daugiau įvairių žinių, nes dažnai savo srities problemas galima išspręsti panaudojant kitų mokslo sričių patirtį.

Nuotraukos iš asmeninio dr. R. Kondroto archyvo. Tekstas R. Stalionytės.