Paieška
LIETUVAKOMENTARAIPASAULISEKONOMIKASPORTASĮDOMYBĖSGIMTASIS KRAŠTASISTORIJA
ŽMONĖSGAMTA IR AUGINTINIAIŠEIMA IR SVEIKATAMOKSLAS IR ITKULTŪRAŠVIETIMASGYNYBAMULTIMEDIJA
MOKSLAS IR IT

Puslaidininkių fizika - ir taikai, ir gynybai

 
FTMC Puslaidinkių fizikos instituto mokslininkai (iš kairės) prof. S.Balevičius, prof. N.Žurauskienė ir prof. S.Ašmontas Vilniaus stiprių magnetinių laukų centre.
FTMC Puslaidinkių fizikos instituto mokslininkai (iš kairės) prof. S.Balevičius, prof. N.Žurauskienė ir prof. S.Ašmontas Vilniaus stiprių magnetinių laukų centre. Oresto Gurevičiaus (LŽ) nuotrauka

Didžiosios pasaulio laboratorijos aktyviai varžosi tokiose svarbiose mokslo pažangai puslaidininkių fizikos srityse kaip elektromagnetinių svaidyklių tobulinimas ir vis stipresnių magnetinių laukų generavimas. Lietuvos mokslininkų tyrimai taip pat davė reikšmingų rezultatų tarptautiniu mastu.

Fizinių ir technologijų mokslų centro (FTMC) direktoriaus pavaduotoja Puslaidininkių fizikos instituto (PFI) vadovė prof. dr. Nerija Žurauskienė pabrėžė, kad turimas potencialas didelės galios technologijų srityje leidžia dalyvauti pažangiausiuose Europos Sąjungos (ES) ir NATO valstybių projektuose. Dabar kartu su Prancūzijos ir Vokietijos tyrimų instituto Sent Lui (ISL) tyrėjais laukiama patvirtinant Europos patentą originaliam pasaulio mastu impulsinio magnetinio lauko matuokliui. Lietuvių sukurtas magnetinio lauko jutiklis buvo vienas prietaisų, išmatavusių stipraus impulsinio magnetinio lauko pasaulio rekordą, pasiektą 2011 metais Helmholco centro Rozendorfo-Dresdeno stiprių magnetinių laukų laboratorijoje (HLD) Vokietijoje. Pirmą kartą buvo pademonstruotos ir šio unikalaus matuoklio savybės, nepralenktos iki šiol.

Suminkštėja ir varis

"Mūsų mokslinių tyrimų produktas - magnetinio lauko matuoklio prototipas - unikalus tuo, kad gali labai mažose erdvėse išmatuoti magnetinės indukcijos absoliutinę vertę. Pavyzdžiui, kartu su ISL mokslininkais tiriame, kokie elektromagnetiniai procesai vyksta išilgai elektromagnetinės svaidyklės, kai skrieja iššautas sviedinys, - pasakojo PFI Didelės galios impulsų laboratorijos vadovė prof. dr. N.Žurauskienė. - Taip pat galime kitose sistemose tirti ir matuoti impulsinius magnetinius laukus. Bendradarbiaujame su Helmholco centro Rozendorfo-Dresdeno stiprių magnetinių laukų laboratorija. Ten kuriamos specialios magnetinės ritės, arba impulsiniai magnetai, galintys generuoti per 90 teslų magnetinį lauką. Dėl tokio stipraus magnetinio lauko iš esmės pasikeičia medžiagų savybės. Pavyzdžiui, esant apie 40 teslų, varis pasidaro minkštas be jokio kaitinimo. Į tokį stiprų magnetinį lauką generuojančią ritę galima sudėti įvairias medžiagas ir tyrinėti jų savybes ekstremaliomis sąlygomis. Taip pat siekiama, kad ritės būtų kuo atsparesnės, tinkamos ilgiau naudoti ir nesuirtų, nes impulsinės energijos yra nuolat iš vidaus mechaniškai griaunamos. Todėl dabar didžiosios pasaulio valstybės, turinčios stiprių magnetinių laukų centrus, varžosi, kas sukurs tokią nesuirstančią ritę, generuojančią kuo stipresnį magnetinį lauką."

Pagrindiniai konkurentai yra amerikiečių Los Alamoso nacionalinė laboratorija ir Dresdeno stiprių magnetinių laukų centras, kasmet gerinantys pasaulio rekordą. 2011 metais dresdeniečiams pavyko generuoti 91,4 teslos magnetinį lauką. Tiesa, magnetinio lauko generavimo rekordą netrukus pagerino amerikiečiai. Dar po metų Los Alamoso nacionalinei laboratorijai pavyko generuoti 100,75 teslos magnetinį lauką. Tačiau Dresdene HLD pasiekto rekordo metu lietuvių atliktas plonųjų La-Sr-MnO sluoksnių magnetovaržos išmatavimas buvo ir šiuo metu yra medžiagotyros srities pasaulio rekordas.

"Kadangi mūsų jutiklis pagamintas iš tam tikro nanostruktūrizuoto manganito sluoksnio, kuris jaučia magnetinį lauką, jo varža tame lauke labai stipriai sumažėja. Todėl galėjome išmatuoti tokio manganito sluoksnio magnetovaržą iki labai stipraus - 91,4 teslos - magnetinio lauko", - aiškino prof. N.Žurauskienė.

Lietuvių ir vokiečių tyrimų rezultatai buvo publikuoti svarbiame fizikos mokslo žurnale "Applied Physics Letters". Dabar vykdomas Lietuvos mokslo tarybos projektas, skirtas būtent tokio manganito sluoksnio fundamentinių savybių tyrimams: kokio jautrumo gali būti tas sluoksnis ir kokio spartumo - atsako į magnetinį lauką signalas.

"Labai sudėtingiems elektromagnetinių svaidyklių tyrimams sukūrėme visą sistemą iš keturių matuoklių. Ją įsigijo ISL ir JAV laivyno mokslinių tyrimų laboratorija, - sakė PFI Didelės galios impulsų laboratorijos vadovė. - Elektromagnetine svaidykle kaip katapulta išsviedžiamas sviedinys elektros impulsu. Laboratorijos sąlygomis pasiekiamas maždaug iki 2,5 km per sekundę greitis. Ateities mokslo planai - iškelti nanopalydovus į Žemės orbitą ir pasiekti kosminį greitį."

Alternatyva raketoms

Tarptautinis bendradarbiavimas padeda Lietuvos mokslininkams įsitraukti į tokius ambicingus projektus pasaulio mastu. Nors mūsų valstybė maža ir neturi didelių lėšų, tyrėjų indėlis gana ženklus tiek generuojant ir matuojant vis stipresnius magnetinius laukus, tiek tobulinant elektromagnetines svaidykles. FTMC tyrėjai kartu su Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) mokslininkais yra labai aktyvūs Europos didelės galios impulsų laboratorijos (EPPL) nariai nuo pat jos įkūrimo prieš ketverius metus. Į šį tarptautinį tinklą įeina minėtasis ISL institutas, taip pat Pizos universitas Italijoje, Švedijos gynybos mokslinių tyrimų institutas, Belgijos karališkoji karo akademija, Vokietijos Vestfalijos taikomųjų mokslų universitetas bei Portugalijos kompanija "Energijos impulsų sistemos" Lisabonoje. EPPL mokslinio komiteto pirmininkas - FTMC mokslininkas Medžiagotyros ir elektros inžinerijos skyriaus (MEIS) vadovas prof. habil. dr. Saulius Balevičius.

"Labai svarbu bendradarbiaujant ir gerai žinant, kas vyksta mokslo pasaulyje, rasti savo nišą. Didelės galios impulsų technologijos - būtent tokia niša, kurioje galime pasiekti aukštą lygį, - sakė prof. S.Balevičius. - Beje, pasaulyje toms technologijoms skiriama daugiau lėšų nei kosminėms. Dabar didelis ažiotažas susijęs su elektromagnetinėmis svaidyklėmis, nes jas energingai mėginama panaudoti naujos kartos artilerijai kurti. Tačiau mokslininkams įdomiau ateities planai. Iki šiol palydovams iš Žemės paleisti buvo naudojamos raketos. Į stratosferą išmetama daugybė atliekamų medžiagų ir tarša gali pažeisti jos jautrią ekologiją. Akivaizdu, raketų nebus visiškai atsisakyta, tačiau norima jas naudoti kur kas racionaliau. Viena alternatyvų - vadinamosios svaidyklės arba elektromagnetinės katapultos. Jos negali pakelti tokių didžiulių krovinių kaip kosminės stotys, tačiau dabar ir elektronika pasidarė kompaktiška, bet galinga, todėl ir didelio palydovo nebereikia. Milžinišką darbą gali atlikti vadinamieji nanopalydovai, sveriantys vos kilogramą."

Prieš kelerius metus amerikiečiai pateikė dvi programas, kaip paleisti Žemės palydovus iš Mėnulio. Raketa nuskraidina į Mėnulį iš karto daug palydovų, reikalingų Žemei tam tikram laikotarpiui. Jie įrengiami ant elektromagnetinių katapultų ir po vieną reikalui esant iš Mėnulio iššaunami į Žemės orbitą. Kaip rodo skaičiavimai, tai būtų ir ekologiškiau, ir pigiau. Reikėtų mažiau energijos, nes Žemė pritrauktų iš Mėnulio iššautą palydovą.

Elektromagnetinės svaidyklės gali būti panaudotos ne tik kosmoso technologijoms. Artimesnė užduotis - jomis iškelti meteorologinius zondus, kad būtų galima greitai įvertinti padėtį, pavyzdžiui, kilus gaisrams.

Nauja ir nežinoma

FTMC mokslininkai įsitraukė ir į kelias naujas tyrimų kryptis. Pavyzdžiui, biologinių ląstelių elektromagnetinė poracija. Tai toks fizikinis metodas, kai ląstelės paveikiamos trumpu stipriu magnetiniu arba elektriniu impulsu. PFI Medžiagotyros ir elektros inžinerijos skyriuje prieš porą metų įkurta Bio-nanotechnologijų laboratorija, kurioje tiriamas stiprių impulsinių elektrinių ir magnetinių laukų poveikis biologinėms ląstelėms. Ląstelių elektroporacijos tyrimais labai susidomėjo ir juos remia Lietuvos farmacijos pramonė. Bio-nanotechnologijų laboratorijai neatlygintinai nupirkta tyrimų įrangos, nes suprantama, kad šis potencialas duos ir naujų žinių, ir gerų specialistų. Šia kryptimi intensyviai dirba ir kitos šalys.

"Didelės galios impulsų technologijos apima ir energetikos valdymo sistemas, - pasakojo PFI MEIS vadovas prof. S.Balevičius. - Pavyzdžiui, mūsų skyriaus Elektroninių sistemų laboratorijoje kuriami elektros srovės dažnio keitikliai, vandens bokštus buvusiuose kolūkiuose pakeičiantys į mažą dėžutę, kurioje siurblys, valdomas elektronikos, aprūpina gyventojus vandeniu. Taip pat tokie keitikliai įdiegti ir daugelyje Lietuvos pramonės įmonių. Tai irgi yra didelės galios pramonės dalis, nežinomoji dalis. Tačiau energetikos srityje vienas svarbiausių dalykų yra elektros energijos valdymas, jos paskirstymas, t. y. galios elektronika, dažniausiai naudojanti didelės galios impulsų sistemas."

Iš 2 proc. gynybai

PFI Elektronikos skyriaus vadovas prof. S.Ašmontas svarstė, ar negalėtų Lietuva susikurti ir savo elektromagnetinių svaidyklių, tik kur kas mažesnių ir šaudančių keliasdešimties kilometrų atstumu. Įrengtos nedideliuose apsaugos laivuose jos padėtų apsiginti uostuose. Prof. S.Balevičius pabrėžė, kad gynybos technologijas galime kurti tik kartu su NATO partneriais. Tokie veiksmai turi būti koordinuojami su tarptautine bendruomene, nes ginklų profiliavimas, kūrimas visada sukelia tam tikrą nestabilumą pasaulyje. Naujos technologijos gali pakliūti ir į neatsakingų žmonių ar organizacijų rankas.

"Turimas mokslinis potencialas rodo, kad ateityje galėtume daugiau bendradarbiauti su didžiosiomis valstybėmis ir gynybos technologijų srityje, - kalbėjo tyrėjas. - Gynybos pajėgumai turi augti. Paaštrėjus tarptautinei padėčiai, reikėtų labai rimtai pasvarstyti, kaip galėtų prisidėti mūsų vidiniai ištekliai - ne tik kareiviai, bet ir mokslininkai. Taip pat reikėtų Lietuvos pramonės susidomėjimo."

Pernai Krašto apsaugos ministerija (KAM) įsteigė Karo mokslo ir technologijų tarybą, bus siekiama aktyvinti Lietuvos kariuomenės ir mokslininkų bendradarbiavimą panaudojant mokslinį potencialą krašto gynybos pajėgumams stiprinti. Prof. N.Žurauskienė įeina į Karo mokslo ir technologijų tarybą kaip FMTC atstovė. Estijos ir Latvijos pavyzdžiu neseniai įsikūrė Lietuvos gynybos ir saugumo pramonės asociacija. Norima labiau sutelkti pramonę, dirbančią gynybos technologijų srityje. Į šią asociaciją įstojo ir FTMC. Mokslininkų įsitikinimu, gynybos technologijos gali būti parama valstybei ir ekonomikos požiūriu, nes plėtojamos pažangiausios technologijos turi didžiulę įtaką visos pramonės inovatyvumui.

"Tie 2 proc. BVP, Lietuvos įsipareigoti NATO skirti krašto apsaugai, gali būti įvairiai KAM paskirstyti. Pavyzdžiui, iš dalies ir per mokslo programas, - sakė prof. N.Žurauskienė. - Kartu būtų remiami ir Lietuvos mokslo institutai, tam tikros mokslo sritys, ir Lietuvos pramonė, skatinamas jos inovatyvumas."

DALINTIS:
 
SPAUSDINTI
MOKSLAS IR IT
Rubrikos: Informacija:
#ATEITIESLYDERIAIEkonomikaGamta ir augintiniaiGimtasis kraštasKontaktai
GynybaĮdomybėsIstorijaJurgos virtuvėReklaminiai priedai
KomentaraiKonkursaiKultūraLietuvaPrenumerata
Mokslas ir ITPasaulisSportasŠeima ir sveikataKarjera
ŠvietimasTrasaŽmonės
Visos teisės saugomos © 2013-2017 UAB "Lietuvos žinios"