- Klaipeda.diena.lt inf.
- Teksto dydis:
- Spausdinti
Kiekvieną žmonijos erą lydėjo medžiagos, pvz.: akmens amžiuje bene populiariausia medžiaga buvo akmuo, bronzos ir geležies amžiuose – bronza ir geležis, moderniajame pasaulyje vyravo betonas ar nerūdijantis plienas ir t. t. Kokios medžiagos eroje gyvename dabar? Kaip naujos medžiagos ir aukštosios nanotechnologijos keičia pasaulį? Jos neabejotinai skverbiasi į verslą ir pramonę. O į kasdienį mūsų gyvenimą ir buitį?
Apie naujausias medžiagas ir technologijas bei jų tendencijas, apie suvokimo ribas plečiančias inovacijas ir atradimus pasakoja Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto (KTU MGMF) profesorius Tomas Tamulevičius.
– Tomai, kokioje eroje gyvename dabar? Silicio? Grafeno? Kokią įtaką naujos medžiagos daro mūsų gyvenimams? Pramonei ir verslui?
– Pažvelgus į sritis, kuriomis labiausiai domisi mokslininkai, ko gero, galėtume teigti, kad gyvename dvimačių medžiagų eroje. Be jūsų minėto silicio sunkiai išsiverstume, nes tai – visos elektronikos pagrindas. Kita vertus, tai tik fizinis padėklas, atspirties taškas, ant kurio, naudojant pažangiausius litografijos metodus švariuosiuose kambariuose, formuojami nanometrinių matmenų laidininkų kanalai, barjerai, elektrodai, kurie vėliau tampa išmaniųjų įrenginių varikliais, t. y. procesoriais, atmintimis ir t. t.
Rinkos tendencijas atspindintis Gordon E. Moore paskelbtas „dėsnis“ – kas dvejus metus padvigubinti tranzistorių tankį integriniuose grandynuose – skatina gamintojų progresą bei audrina vartotojų požiūrį į nuolat spartėjančius išmaniuosius įrenginius.
Būtent čia yra erdvės moksliniams tyrimams – tiek vystant nanometrinės raiškos litografijos technologijas, tiek vykdant išmanių medžiagų paieškas.
– Milijoną kartų už popierių plonesnio 1 atomo storio grafeno atradimas sukėlė tikrą revoliuciją nanotechnologijose. Kuo grafenas ir kitos 2D medžiagos ypatingos? Kokios jų taikymo galimybės? Labai perspektyviai skamba taikymai medicinoje, bet kokiems sektoriams galite prognozuoti inovacijų proveržį?
– Labai greitai po grafeno atradimo mokslininkams Andre Geim bei Konstantin Novasolev 2010 metais buvo paskirta Nobelio premija, kuri neliko nepastebėta ne tik fizikų, bet viso pasaulio mokslininkų. Dėl savo išskirtinių savybių, elektrinio laidumo, skaidrumo, mechaninių savybių grafenas yra labai patraukli medžiaga patiems įvairiausiems taikymams: nuo jutiklių ir alternatyvios energetikos iki biomedicininių taikymų ar filtrų.
Grafeno tyrimai prasidėjo nuo lipnios juostelės naudojimo atskiriems grafito sluoksniams atskirti nuo mums visiems įprasto bei kasdien naudojamo grafito, esančio pieštukuose. Deja, tai labai netechnologiškas procesas, o grafeno lakštai yra labai nedideli ir jų niekaip nepavyktų panaudoti masinėje elektronikos gamyboje.
Nepaisant itin didelių pastangų suformuoti pramonės poreikius atitinkančio dešimčių centimetrų ploto grafeno sritis, iki šiol kokybiškai to padaryti nepavyksta. Manyčiau, kad didžiausia sėkmė ištisinio grafeno auginimo srityje yra įvairių katalitinių paviršių naudojimas, tačiau tai techniškai apsunkina vėlesnį šios medžiagos panaudojimą, nes perkelti vieno atomo storio sluoksnį ant kito padėklo yra itin sudėtinga užduotis.
KTU „Santakos“ slėnio laboratorijose yra žengiami pirmieji žingsniai grafeno bei jo vertikalių nanostruktūrų (vertikalaus grafeno) auginimo tiesiogiai ant technologiškų silicio bei kvarco pagrindų. Pagrindinis vystomos technologijos privalumas – nereikalingas ir sudėtingas daugiapakopis grafeno perkėlimo procesas. Tai gali būti labai didelis žingsnis į priekį realiam grafeno pritaikomumui.
Pasaulį ištikus koronaviruso pandemijai buvo susidomėta grafeno, kaip barjerinės medžiagos virusams, tyrimais. Taip pat jis plačiai naudojamas kaip aktyvi medžiaga biojutikliams. Šiandien dar sunku atsakyti, kurioje grafeno taikymų srityje būtų galima sulaukti didžiausios sėkmės, bet ji akivaizdžiai nebetoli.
– Kaip manote, ar turi potencialo šios inovacijos keisti pasaulį iš esmės? Kalbu apie tikrai didelio masto, pavyzdžiui, ekologinių ar energetinių problemų sprendimą?
– Potencialo, žinoma, yra. Šiandieniame pasaulyje nuolat susiduriama su iškastinių medžiagų trūkumu. Skaidrūs liečiami (o greit ir lankstūs) ekranai, talpios automobilių bei namų reikmėms skirtos baterijos ar netgi saulės elektrinės tapo neatsiejama kiekvieno iš mūsų gyvenimo dalimi, o jų gamybai reikalingos naudingosios iškasenos, kurių ištekliai, deja, yra riboti.
Dėl naudingųjų iškasenų net įsiplieskia tarptautiniai konfliktai, pavyzdžiui, Kinijoje yra didžioji dalis indžio atsargų. Šiemet plačiai nuskambėjo elektromobilių ir baterijų gamintojos „Tesla“ noras užsitikrinti kobalto atsargų tiekimą ir t. t. tačiau silicio ir anglies išteklių, greičiausiai, niekada neišnaudosime, todėl alternatyvų iškastinėms medžiagoms paieška yra itin didelė paskata tyrėjams visame pasaulyje.
– Nanotechnologijų kūrimo ir taikymo nauda akivaizdi, bet ar nekyla rizikų? Kokios grėsmės kyla nanotechnologijoms vis labiau skverbiantis į kiekvieno žmogaus gyvenimą?
– Nanomedžiagų buvo sukurta tokia gausybė, kad dabar susiduriama su itin didžiuliu iššūkiu, vertinant jų visų poveikį aplinkai ir gyviems organizmams.
Bene labiausiai paplitęs nanomedžiagų vartojimo pavyzdys yra saulės kremai su titano oksido nanodalelėmis, kurios efektyviai sugeria saulės šviesą ir apsaugo mūsų odą nuo kenksmingų saulės skleidžiamų ultravioletinių spindulių.
Nanomedžiagos plačiai naudojamos siekiant pagerinti įvairių konstrukcinių medžiagų savybes: nuo asfalto ir betono statybose iki metalo automobilių pramonėje, tačiau tokiu atveju, jos yra surištos, o pavojų galėtų kilti, nebent jas perdirbant.
Kitas su nanomedžiagomis susijęs pavojus yra jų įkvėpimas, todėl tam tikrose pramonės srityse labai svarbu dėvėti atitinkamas apsaugos priemones, nors patys gaminiai vėliau nėra pavojingi.
Biomedicinoje bene labiausiai intriguojantis nanotechnologijų taikymas ir, žinoma, pavojai yra susiję su CRISP-Cas genų žirklėmis, kurios gali atlikti užprogramuotus genų pakeitimus gyvame organizme. Tikimasi, kad tai padės gydant daugelį kitais būdais neišgydomų, su netobula žmogaus genetika susijusių ligų, tačiau dar tik dabar pradedami pirmieji klinikiniai bandymai su žmonėmis.
Atlikti pirmieji tyrimai su žmogaus embrionų genų redagavimais sukėlė labai aštrių mokslininkų diskusijų dėl bioetikos. Naudojant šią technologiją yra reali tikimybė, kad genai bus pakeisti ne toje vietoje kur užprogramuota.
– Nanotechnologijos keitė, keičia ir, panašu, kad toliau keis pasaulį. Kas laukia ateityje? Ar filmų vertas scenarijus su stebuklingomis medžiagomis ir savaiminiu žaizdų užgijimu/užsitraukimu gali tapti realybe? Kur brėžti ribą tarp mokslo ir mokslinės fantastikos?
– Svajoti reikia, o mokslinė fantastika yra geras įkvėpimas mokslininkams ir inžinieriams. Tačiau reikia pripažinti, kad žaizdos pačios mums akimirksniu neužgis dar ilgai. Čia, manyčiau, tūkstantmečių sėkmingos evoliucijos arba neįtikėtinos genų inžinerijos sėkmės klausimas, tačiau nanotechnologijos jau šiandien gelbsti kovojant su bakterinėmis infekcijomis.
Mūsų mokslinė grupė, bendradarbiaudama su Lietuvos sveikatos mokslų universiteto (LSMU) mokslininkais, yra sėkmingai parodžiusi, kad išmanūs pleistrai su nanokompozitinėmis medžiagomis, kuriose yra įterptos sidabro nanodalelės, žymiai paspartina žaizdų gijimą, net ir tais atvejais, kai infekcijos priežastys yra antibiotikams atsparios bakterijos.
Jūsų minimas scenarijus veikiau tikėtinas dirbtinai kuriamose inžinerinėse medžiagose ir dangose. Tuo, pavyzdžiui, itin domisi automobilių pramonė, kur jau dabar naudojami „užsigydantys“ dažai bei dangos.
– Jūs pats turite sukauptą tikrai įspūdingą patirtį: dirbote ir dirbate ne vienoje mokslo grupėje, vykdėte daug skirtingų projektų. Metų pradžioje pradėjote vykdyti projektą su Europos kosmoso agentūra (EKA), kur sieksite panaudoti savo įdirbį kuriant ir tiriant nanokompozitines dangas. Papasakokite plačiau apie šią savo veiklos sritį.
– Šiuo metu ir aš, ir kiti mūsų mokslinės grupės nariai, esame įsitraukę į keletą įdomių mokslinių projektų, kuriuose naudojame nanomedžiagas.
Jūsų paminėtame projekte, kurį finansuoja EKA, kartu su optinių dangų lazerinėms technologijoms gamintoju bendrove „Optonas“, siekiame panaudoti deimantiškosios anglies dangas, legiruotas sidabro nanodalelėmis šviesą neatspindinčioms juodoms dangoms. Tai ir iš teorinės, ir iš eksperimentinės pusės, įdomus uždavinys.
Ambicingi yra ir nacionaliniai projektai. Juose vystome nuo padirbinėjimo saugančius naujos kartos sprendimus – hologramas. Šios apsaugos nuo padirbinėjimo priemonės jau šiandien yra gaminamos mūsų startuolyje bendrovėje „Holtida“ ir naudojamos patiems įvairiausiems tikslams: nuo svarbių dokumentų, pavyzdžiui, diplomų, iki automobilių numerių ar detalių pakuočių autentiškumo užtikrinimo.
Naudodami lazerinį poveikį bei kartu nusodindami atitinkamas dangas, bandome sukurti hidrofobinius paviršius, atsparius biologinei taršai bei apkalkėjimui. Šie tyrimai yra aktualūs išmaniems vandens suvartojimo apskaitos prietaisams.
Taip pat šiuo metu kartu su bendrove „Ortho Baltic“, LSMU ir kitais KTU padaliniais vykdome tarpsritinį projektą – kuriame išmanų šuntą hidrocefalijai gydyti, o rudenį pradėsime įgyvendinti Mokslo, inovacijų ir technologijų agentūros (MITA) finansuojamą mokslinių tyrimų komercinimo programos projektą. Jo metu kartu su startuoliu UAB „Nanoversa“ dirbsime su dvimatėmis medžiagomis ir jų taikymais plazmoniniams jutikliams.
Tokia didelė projektų gausa būtų sunkiai įveikiama be studentų, todėl mes labai džiaugiamės, kad šiemet prie mūsų projektų vykdytojų prisijungė ir KTU MGMF studentai bei absolventai. Vykdant inovatyvius mokslinius tyrimus įdomios veiklos atsiranda nuolat, todėl laboratorijose esame atviri studentams, ieškantiems žinių ir turintiems noro, susidurti su mokslo naujovėmis.
– Skamba išties labai įdomiai. Sprendimus kosmoso technologijoms kurti pradėjote ne iškart. Kaip atsidūrėte čia, kur dabar esate? Kokios žinios ir kompetencijos reikalingos norint dirbti medžiagų fizikos, nanotechnologijų srityje? Ką patartumėte jaunuoliui, nusprendusiam kurti inovacijas ir keisti pasaulį?
– Patrauklios idėjos atsiranda bedirbant. Labai svarbu kūrybinga aplinka – smalsūs ir darbui atsidavę idėjiški bei pasaulinėms tendencijoms atviri tyrėjai.
NAUJAUSI KOMENTARAI
SUSIJĘ STRAIPSNIAI
-
Kodėl retas lietuvis pasinaudoja teise ištrinti duomenis apie save iš interneto?11
Internetas apie kiekvieną iš mūsų žino daug ir kone amžiams. Tačiau lietuviai teise ištrinti duomenis apie save iš interneto naudojasi bene rečiausiai Europoje. Tai atskleidžia naujausia asmeninių duomenų nutekėjimą stebinčios...
-
Įspėjamieji pranešimai telefone: kodėl gauna ne visi?9
Ne visi gyventojai gauna įspėjamuosius pranešimus. Net ir tada, kai jiems tai gali būti gyvybiškai svarbu – pavyzdžiui, kad netoliese dega daugiabutis, artėja orų stichija ar kokia nelaimė Astravo atominėje elektrinėje. Apie tai, k...
-
Astronomai atrado didžiausią juodąją skylę Paukščių take
Antradienį paskelbtame moksliniame darbe nurodoma, kad astronomai nustatė didžiausią ligi šiol atrastą juodąją skylę Paukščių take, kurios masė ura 33 kartų didesnė nei Saulės. ...
-
Išvyskite: kaip atrodė Saulės užtemimas iš kosmoso
Pirmadienį įvyko retas ir visiškas Saulės užtemimas, kuris praslinko per Šiaurės Ameriką. Mokslininkai sako, kad dėl šio užtemimo galės surinkti neįkainojamų duomenų apie daugelį dalykų – nuo saulės atmosferos iki keis...
-
Rusija jau antrą dieną iš eilės atšaukė raketos paleidimą15
Trečiadienį, jau antrą dieną iš eilės, Rusija paskutinę minutę atšaukė raketos paleidimą. Tai dar viena šalies kosmoso programos nesėkmė. ...
-
Būdamas 96-erių mirė Nobelio premijos laureatas britų fizikas P. Higgsas
Būdamas 96-erių mirė britų fizikas Peteris Higgsas (Piteris Higsas), laimėjęs Nobelio premiją už „dieviškosios dalelės“ – Higso bozono, paaiškinančios masės egzistavimą – atradimą, antradienį pranešė ...
-
Medikus keičia dirbtinis intelektas: užstrigus kamerai – gyvybę kainuojančios klaidos?2
Rastas receptas, kaip užpildyti trūkstamas medikų darbo vietas. Taivane žmonių gyvybes gelbėja bei sveikata rūpinasi robotai ir dirbtinis intelektas. Tačiau tokia technika kol kas visiškai pasitikėti negalima. Ji jau padarė gyvybę kainuojan...
-
„Tesla“ planuoja rugpjūtį pristatyti robotaksi1
Elonas Muskas (Ilonas Maskas) pranešė, kad jo kontroliuojama elektromobilių gamintoja „Tesla“ šią vasarą pristatys robotaksi, o ši žinia pasirodė tuo metu, kai savavaldžių transporto priemonių diegimas dėl saugumo pro...
-
Iš orbitinės stoties į Žemę sugrįžo amerikietė, baltarusė ir rusas6
Iš Tarptautinės kosminės stoties (TKS) į Žemę sugrįžo amerikiečių astronautė Loral O'Hara, baltarusė Marina Vasilevskaja ir rusų kosmonautas Olegas Novickis. Juos parskraidinusi „Sojuz“ kapsulė nusileido Kazachstano stepėje...
-
Kova su piratavimu Lietuvoje: ar pasiteisino įvestos baudos?4
Norintiems piratauti Lietuvoje tampa vis sunkiau. Lietuvos radijo ir televizijos komisija (LRTK) sako, kad pernai įvestos baudos pažeidėjus pamažu atbaido. ...