Jauni ir perspektyvūs mokslininkai, FTMC vystantys optinių dangų formavimo technologijas, planuoja išvystyti unikalius mikrolazerinių sistemų komponentus plonų dangų pagrindu – specifinius erdvinius filtrus ir inovatyvius, itin atsparius lazerinei spinduliuotei, poliarizatorius iš silicio oksido. Svarbus pasiekimas, kuriuo itin didžiuojasi „MiLaCo” projekte su Ispanijos ir Prancūzijos mokslininkais bei verslo partneriais dirbantys lietuviai - faktas, kad FTMC yra projekto koordinatorius. Apie jaunos, sėkmingai mokslinius tikslus įgyvendinančios FTMC komandos darbus kalbėjome su projekto vadovu dr. T. Toleniu ir dokt. L. Grinevičiūte.

FTMC vadovaujamas projektas „M-era.Net” programos, vienijančios 28 valstybių mokslinius tyrimus finansuojančias institucijas, finansavimą laimėjo 2019 m. teikimu. Kaip pavyko jums, jaunai komandai, įveikti sudėtingą atranką bei laimėti konkursą, kuriame dalyvavo daug kitų, patyrusių Europos mokslininkų? 

Dr. Tomas Tolenis: „M-era.Net” programa, finansuojama Europos Sąjungos (ES), yra skirta medžiagotyros (saulės elementų, inovatyvių sluoksnių ir t.t.) mokslinių tyrimų ir inovacijų skatinimui Europos bei keliose kitose valstybėse. Laimėti projekto finansavimą šioje labai įdomioje platformoje – tikrai sunku, vykdoma griežta projektų atranka ir „praeinamumo” kartelė užkelta labai aukštai. Statistika negailestinga: iš visų Europos valstybių mokslininkų išankstiniam vertinimui pateiktų paraiškų laimi vos penktadalis. Pastaruosius dvejus metus tikimybė laimėti M-era.Net” programos finansavimą svyravo tarp 15-20 proc., priklausomai nuo konkursui pateikto projekto temos. Ne tik idėjomis konkuruoji su geriausiais ES mokslininkais, nelengva įgyvendinti ir kitus konkurso iššūkius. Pvz., projekte turi dalyvauti mažiausiai trys partneriai – mokslinės institucijos iš dviejų užsienio valstybių, o visose šalyse yra skirtingos finansavimo sąlygos, skirtingos finansavimo taisyklės. Privalu atitikti kiekvienos valstybės reikalavimus, kriterijus, surinkti reikiamą konkursinį balą. O jei projektas nelaimi konkurso bent vienoje iš partnerių valstybių – finansavimas neskiriamas. 

Tai, kad sėkmingai įveikėme visus iššūkius ir nugalėjome daug patyrusių Europos šalių mokslininkų, lėmė keli aspektai. Vienas jų - tai subalansuota konsorciumo sudėtis. Pastaroji ne tik susideda iš trijų akademinių institucijų, bet dar ir trijų verslo subjektų. Tarp atskirų partnerių yra labai patyrusių mokslininkų bei jaunų, tik karjerą pradedančių, tyrėjų. Tai, kad būtent mes, FTMC, vadovaujame yra didžiulė garbė ir atsakomybė. Projekto pagrindas yra optiniai komponentai, o Lietuvoje turime daugiausia kompetencijų bei pažangiausias technologijas, įgalinančias atlikti daugumą projekto darbų - visi komponentai bus kuriami FTMC laboratorijose. Laimėti projekto lyderystę padėjo faktas, kad centre turime daug kompetencijų: komponentų formavimo technologijas, įvairius analizavimo prietaisus bei ekspertus. FTMC lengvai gali prisijungti prie bet kurio projekto: turime ne tik pažangiausias technologijas, bet ir geras bendradarbiavimo tradicijas. Kurti lengva, nes visuomet kitų skyrių kolegos geranoriškai padeda. Stipri technologinė bazė, erdvė kūrybai, atvirumas, bendrystė, kompetencijos įvairiose srityse – šie aspektai svarbūs ir lemiantys visuose tarptautiniuose projektuose. 

Dokt. Lina Grinevičiūtė: Manau, svarbu pažymėti, kad „M-era.Net” finansavimo konkursų sąlygos - visiems vienodos, kartu konkuruoja jaunieji ir patyrę mokslininkai. Mūsų suformuota FTMC komanda yra tikrai labai jauna, bet sugebėjome europiniu lygiu konkuruoti su žymiais mokslininkais, medžiagotyros grandais.

Laboratorijos darbuotojai (©HernandezandSorokina @FTMC nuotrauka)
 

Kokia FTMC vadovaujamo trišalio projekto pagrindinė idėja, kas jos autorius? Kuo unikalūs jūsų kuriami mikrolazerinių sistemų komponentai, kuriuos planuojate tobulinti projekto metu? Kokių reikšmingų mokslui tikslų, atradimų siekiate? 

Dokt. Lina  Grinevičiūtė: Teisingiausia šį projektą vadinti dviejų idėjų sinteze. Siekiame mikrolazerinėms sistemoms reikalingų, lazerių darbą gerinančių sprendimų: panaudoti inovatyvias technologijas ir plonų dialektrinių dangų pagrindu sukurti nulio laipsnio kampu veikiančius poliarizatorius iš lazerinei spinduliuotei atsparios medžiagos bei specifinių savybių turinčius erdvinius filtrus. Poliarizatorių idėjiniai autoriai – tai FTMC komanda, dirbanti Optinių dangų laboratorijoje, o unikalių erdvinių filtrų teorinę idėją iškėlė Katalonijos universitete dirbantis prof. Kęstutis Staliūnas. 

Dr. Tomas Tolenis: Pagrindinis tikslas - patobulinti du kritinius lazerinių sistemų elementus ir juos sujungti į sklandžiai veikiančią sistemą, kuri išspręstų dvi problemas, iškylančias rinkoje vis labiau naudojant mikrolazerius. Nes sprendimai, naudojami dideliuose kietakūniuose puslaidininkiniuose lazeriuose netinka, kai gabaritai susitraukia iki milimetrų. Projekto metu koncentruojamės į šių problemų spendimą: kaip mažuose lazeriuose kontroliuoti poliarizacines šviesos ir erdvinio pluošto pasiskirstymo savybes.

Įprastai poliarizatoriai sukurti taip, kad spindulys krenta į poliarizuojantį komponentą tam tikru kampu. Tuo tarpu FTMC Optinių dangų laboratorijoje kuriame nanostruktūrizuotas dangas, kurias tiriame jau keletą metų. Tad pavyko padaryti taip, kad galime poliarizuoti šviesą jai krentant nulio laipsnių kampu.

Svarbiausia, kad šie FTMC sukurti nulio laipsnio poliarizatoriai yra pagaminti vien iš silicio oksido, pagrindinės smėlio sudedamosios dalies, todėl yra išskirtiniai ir labai atsparūs lazerinei spinduliuotei. Tai yra vienas didžiausių šiame projekte sukurtų komponentų privalumų, esame išskirtinė ir pirmaujanti laboratorija pasaulyje, turinti tokias išvystytas technologijas, įgalinančias kurti skulptūrines dangas vien iš silicio oksido.
 

Kiek efektyvus, kokias problemas gali padėti spręsti toks „nulinis” šviesos poliarizatorius? Paaiškinkite, kuo ypatingas šis elementas? 

Dr. Tomas Tolenis: „Nulinis” šviesos poliarizatorius yra skulptūrinės dangos pagrindu suformuotas optinis elementas, pro kurį praėjusios šviesos poliarizacijos - išsiskiria (Pav. 1). Taip nutinka, nes elementas, dėl savitos nanostruktūros, pasižymi skirtingomis optinėmis savybėmis šviečiant į jį skirtingomis kryptimis poliarizuota šviesa. Kadangi danga yra efektyvi nulio laipsnių kampu, ją galima dengti ant netiesinio aktyvaus komponento, kuris generuoja šviesą, vadinasi, nebereikia į lazerį dėti kito atskiro komponento, taip yra sutaupoma vietos lazerinėje sistemoje. Nanotechnologijų amžiuje, kai visose srityse įrenginiai bei jų dalys „traukiasi”, tai labai svarbu. Taip pat atsiranda ir papildomos teigiamos savybės: tokia mikrolazerine sistema galime sugeneruoti trumpesnius impulsus, inovatyvūs komponentai atlaikytų didesnes galias, todėl tampa įmanoma su mikro ir nano lazeriais išgauti didesnes galias. Tokios sistemos naudojamos taršos matavimams, lazeriniuose jutikliuose, automobilių industrijoje ir kt.

Pav. 1 Plonų sluoksnių pagrindu suformuoto poliarizatoriaus, skirto nulio laipsnių kampui, principinė schema

Lina, antrasis ambicingas tarptautinio „M-era.Net” projekto tikslas, taip pat ir jūsų mokslinės veiklos sritis - inovatyvių erdvinių filtrų kūrimo skulptūrinių dangų pagrindu technologija, kurią FTMC komanda sukūrė pirmieji pasaulyje. Kokiomis specifinėmis savybėmis pasižymi šie mikrolazerinių sistemų komponentai ir jų kūrimo technologija? 

Dokt. Lina Grinevičiūtė: Jei naudodami mikrolazerines sistemas norime pasiekti didesnių galių, atsiranda problema: veikiant didelės galios režimu lazerio šviesos pluošto kokybė suprastėja, jo pasiskirstymas erdvėje išsidarko. Dideliuose lazeriuose ši problema sprendžiama įmontuojant papildomas lęšių sistemas, valant pluoštą apertūra, deja, mikrolazeriuose to padaryti neįmanoma dėl mažų lazerio matmenų. Tad šio projekto metu bandysime įgyvendinti naują idėją: optinių dangų, suformuotų ant iš anksto paruoštų struktūrizuotų padėklų, pagrindu sukurti, unikalius fotoninius kristalus. Svarbi šių kristalų savybė – gebėjimas keisti erdvinį šviesos pluošto pasiskirstymą, tarsi „išvalyti” jį, erdvėje.

Svarbu pažymėti, kad dirbant kartu su K. Staliūnu bei jo komanda, esame vieninteliai, kuriantys  erdvinius filtrus plonų nanostruktūrizuotų dialektrinių dangų pagrindu (Pav. 2). Tai – mūsų pasididžiavimas, kurį projekto metu siekiame tobulinti. Pvz. tikimės pasiekti, kad erdvinio filtravimo elemento pralaidumas spinduliuotei siektų daugiau nei 90 proc., o erdvinis pluošto pasiskirstymas - ne daugiau apie du laipsnius į šonus nuo spinduliuotės centro.

Atsparumas lazerinei spinduliuotei - vienas iš FTMC esminių sprendimų, leidžiantis pritaikyti mūsų projekte sukurtus komponentus galingesniuose lazeriuose. Dažnai optinės dangos gaminamos iš įvairių polimerų, kurie veikiami lazerinės spinduliuotės – sudega. Mes iš skaidrių dielektrinių medžiagų sukuriame dangas, kuriose nėra jokios organikos, jos atsparios spinduliuotei ir lazeriais galima pasiekti žymiai didesnių galių. 

Pav. 2 Plonų sluoksnių pagrindu suformuoto erdvinio filtro principinė schema

Kaip planuojate dalintis veiklas, kompetencijas bei atsakomybes su kitais projekto partneriais – mokslininkais, verslo įmonėmis iš kitų valstybių?

Dr. Tomas Tolenis: Projekte dalyvauja šeši partneriai iš trijų valstybių: Lietuvos - FTMC komanda, mokslininkai iš Prancūzijos Marselio universiteto, Frenelio instituto ir Ispanijos Katalonijos politechnikos universitetas. Taip pat įmonės iš Lietuvos UAB „Integrated optics”, UAB „Optogama” ir įmonė iš Ispanijos „Monocrom”.

Projekto koordinatorius ir pagrindinis vykdytojas – Lietuva, FTMC, esame taip pat atsakingi už dviejų komponentų – erdvinių filtrų ir nulinio kampo poliarizatorių - gamybą. Jie bus gaminami mūsų centre. Erdvinių filtrų modeliavimu, struktūrizavimu užsiima partneriai iš Ispanijos Katalonijos Politechnikos universiteto. Ši mokslinė grupė yra erdvinių filtrų idėjos autoriai, turi daugiametę patirtį atliekant teorinius skaičiavimus bei vystant mikrolazerines sistemas. Prancūzijos mokslininkai iš Frenel instituto atliks projektui reikalingus matavimus ir komponentų charakterizavimą: optines savybes, šviesos sklaidą, pralaidumą ir atspindį. Prancūzai yra įgiję ilgametę patirtį šioje srityje, turi išvystę pažangiausias matavimų sistemas, kokių neturime čia.

Komerciniai partneriai ispanų „Monochromas” ir lietuvių „Optogama” testuos erdvinius filtrus komercinėse lazerinėse sistemose, „Integrated optics” atliks nulio laipsnio kampo poliarizatorių testavimus komercinėse sistemose. Verslo partnerių pagalba būtina, siekiant išsiaiškinti, kokių tiksliai komponentų poreikis vyrauja rinkoje, kokias savybes mokslininkai, kuriantys inovatyvias technologijas, turi akcentuoti. Komercinės mikrolazerinės sistemos, kuriose naudojami panašūs į projekte kuriamus komponentus, jau parduodamos, naudojamos daugelyje sričių: medicinoje, komunikacijoje, litografijoje etc. Tačiau būtina jas tobulinti. Jaunos lietuviškos įmonės yra imlios inovacijoms ir, kas labai svarbu mūsų projektui, yra čia, Lietuvoje. Artimumo aspektas itin svarbus, nes sistemas, mokslininkų sukurtas laboratorijoje, galime iškart diegti realybėje.

Bendra projekto vertė apie 800 tūkst. eurų, pagal programą Lietuvoje skirtas finansavimas – maksimalus, 149 tūkst. eurų.
 

dr. Tomas Tolenis (©HernandezandSorokina @FTMC nuotrauka)

Kiek įtakos jūsų darbams turi pasaulinės pandemijos keliami iššūkiai, suvaržymai, ar netrikdo tarptautinio mokslinio bendradarbiavimo? Projektas truks trejus metus ir baigsis 2023 m. 

Dokt. Lina Grinevičiūtė: Kol kas dirbame kaip planuota: nuo vasario visi darbai vyksta pagal nustatytus terminus. Žinoma, sulėtinome tempą, įsidiegėme vidines darbo taisykles, pvz., esant galimybei vienoje patalpoje dirbti po vieną žmogų, kitu atveju privalu laikytis saugaus atstumo, būti su kaukėmis. Viskas priklauso, kiek įsisiūbuos virusas: jei būsime priversti visai uždaryti laboratorijas ir nevykdyti veiklos – darbai sustos. Tačiau bus galima daugiau laiko skirti literatūros skaitymui, mokslinių straipsnių rašymui ar teorijos vystymui. Bet tikėkimės, taip neįvyks, ir 2023 m. rugpjūtį turėsime galutinį, ištestuotą bei realiomis sąlygomis išbandytą sėkmingą rezultatą. 

Sėkmės ir ačiū už pokalbį.