Prof. Artūras Jukna
VGTU Fundamentinių mokslų fakulteto Fizikos katedra

Senovinių raštų, priešinių ir hieroglifų tyrinėtojai teigia, jog aukštųjų technologijų produktus žmonės linkę laikyti stebuklingais, o procesą, kurio metu sukuriamas toks produktas – stebuklu. Kuo aukštesnių technologijų produktas, tuo labiau jis panašėja į stebuklą. Pašaliečio akimis žiūrinti, mokslinius tyrimus atliekantys mokslininkai ir mokslinių tyrimų produktus komercializuojantys mokslininkai-inžinieriai – patys tikriausi burtininkai-stebukladariai. Dirbdami geriausiuose pasaulio universitetuose ir mokslo tyrimų centruose, jie geba identifikuoti ir išgryninti išmaniųjų medžiagų praktiniam pritaikymui reikalingas savybes ir suteikti galutiniam mokslinių tyrimų produktui ypatingą formą ar turinį, kurių dėka produktas tampa išmaniuoju, t. y. stebuklingu. 

20 a. JAV sukurta per penkiasdešimt geriausių pasaulyje mokslinių tyrimų universitetų ir centrų. JAV įdiegtą tyrimų universitetų modelį, kuris vis dar išlaiko pažangiausiojo pasaulyje statusą, bando prisitaikyti daugybė Europos ir Azijos universitetų, tačiau ne itin sėkmingai. Pagrindinės kliūtys, ribojančios universitetų ir mokslinių tyrimų centrų augimo sėkmę – gaji biurokratija, šalių aukštojo mokslo politikos nenuoseklumas ir/ar politikų poveikis aukštojo mokslo sistemai, akademinės kultūros ir tarpusavio susikalbėjimo stoka. Tad visai nenuostabu, jog ypatingai aukšto lygio mokslinių tyrimų bazės bei mokslinių tyrimų galimybių dažniau dairomasi JAV mokslinių tyrimų universitetų ar mokslinių tyrimų centrų laboratorijose. Lietuvos universitetų mokslininkams apsilankymo užsienio mokslinių tyrimų centruose galimybe tampa Erasmus+ mobilumo programos mechanizmas. Pagal darbuotojų tarptautinį mobilumą Lietuvoje pirmaujančio Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) dėstytojams Erasmus+ personalo mobilumo programa suteikia galimybę vesti paskaitas/seminarus Erasmus partnerinėse, užsienio aukštojo mokslo institucijose, o VGTU akademiniam ir administraciniam personalui – išvykti stažuotėms į užsienio partnerines aukštojo mokslo institucijas ar mokslinių tyrimų centrus. Tokią mokslinės stažuotės galimybę man teko išbandyti liepos mėnesį, Ročesterio universitete, Ročesteryje, Niujorko valstijoje, JAV. 

153 vietą pasaulio universitetų reitinge užimančio universiteto pasirinkimą stažuotei iš dalies lėmė ir tai, kad beveik prieš 5-erius metus VGTU su Ročesterio universitetu pasirašė bendradarbiavimo sutartį, kurioje numatyta bendra akademinė veikla: keitimasis universitetų dėstytojais teorinių paskaitų skaitymo tikslu ir studentais, studijų užsienio universitete tikslu, o taip pat bendra mokslinė veikla: keitimasis mokslininkais – bendrų mokslinių tyrimų, abiejų universitetų pripažintomis prioritetinėmis mokslinių tyrimų temomis, vykdymo ir bendrų mokslinių publikacijų rengimo tikslu. Privataus universiteto, kuriame šiuo metu studijuoja 11 000 studentų ir kuris per 168-erius savo gyvavimo metus išugdė 8 Nobelio premijos laureatus, biudžetą sudaro beveik 3 mlrd. dolerių (2,58 mlrd. eur.). Didelę dalį lėšų universitetas užsidirba iš mokslinių tyrimų projektų ir verslo užsakymų, kuriuos mokslinių tyrimų laboratorijose įgyvendina magistro laipsnio siekiantys studentai, doktorantai ir vizituojantys mokslininkai. 

Atvykęs į Ročesterio universitetą susipažinau su 3 magistrantais ir 2 doktorantais, dirbančiais profesoriaus Roman Sobolewski vadovaujamose Elektrooptinių prietaisų, Kvantinės kriptografijos bei Ultra sparčiosios optoelektronikos tyrimų laboratorijose. Minėtose universiteto laboratorijose atliekami moksliniai tyrimai tampriai susiję su VGTU Fizikos katedros vykdomų mokslinių tyrimų kryptimi – elektromagnetinių bangų sąveikos su optoelektroninėmis išmaniosiomis medžiagomis, bangų savybių pokyčių, joms sąveikaujant su medžiaga bei išmaniųjų medžiagų reakcijos į bangų poveikį tyrimai. Abiejuose universitetuose daug dėmesio skiriama terahercų (1 THz = 1012 Hz) spinduliuotės generavimui, įvairias puslaidininkių/pusmetalių medžiagas veikiant ultratrumpais optiniais impulsais, terahercų dažnių spinduliuotės prasiskverbimui medžiaga, siekiant ištirti optinio atspindžio nuo medžiagos paviršiaus ir optinės sugerties medžiagos viduje spektrus, terahercų dažnio ypatingai didelio jautrio elektromagnetinių bangų imtuvams, kuriais užregistruojami ypatingai plačios dažnių juostos signalai. Tuo tikslu naudojamas femto sekundžių trukmės (1 fs = 10-12 s) impulsų lazeris bei Lietuvoje UAB „Teravil“ sukurta ir pagaminta optinių tyrimų įranga. 

Universitete puoselėjama labai gera tradicija – kas savaitę pravesti mokslinius seminarus. Tokie moksliniai seminarai vyksta ir prof. R. Sobolewski vadovaujamose laboratorijose. Kiekvieną penktadienį kiekvienas minėtų trijų laboratorijų darbuotojas pristato per savaitę savo nuveiktus darbus ir gautus tyrimų rezultatus. Tai leidžia greitai susipažinti su visos grupės narių vykdomų mokslinių tyrimų temomis, pasiektais rezultatais ir patarti ką ir kaip reikia daryti kitą savaitę, kuriant specifinių matavimų stendą, tiriant naujų medžiagų ar jų darinių optoelektrinines savybes, siekiant išspręsti iškilusias technines problemas ar paaiškinti eksperimentų metu gautus painius rezultatus. Tokių mokslinių seminarų metu galima viešai išsakyti savo nuomonę kiekvieno iš tiriamųjų objektų atžvilgiu, diskutuoti kolegų ar savo pasirinkto eksperimentinio kelio tema, ar gautų rezultatų interpretacijos klausimais, na ir tuo pačiu, bendraujant ir konsultuojant universiteto magistrus ir doktorantus, įgyvendinti Erasmus+ stažuotės mokslinės-pedagoginės veiklos planą. 

Ročesterio universitete dirba per 2000 dėstytojų, kurių kiekvienam vidutiniškai tenka po 10 studentų. Tad per studijų metus dėstytojai turi daug laiko pabendrauti atskirai su kiekvienu studijuojančiu. Studentai konsultuojasi su dėstytojais ne tik auditorijose semestro metu, bet ir laboratorijose vasaros atostogų metru. Studentai, vasaros atostogų metu pageidaujantys dirbti mokslinėse laboratorijose, gali gauti universiteto stipendiją/paramą, o tyrimų laboratorijose – labai motyvuotą mokslinei veiklai darbuotoją. Vienas iš prof. Roman Sobolewski vadovaujamų laboratorijų dirbančių universiteto magistrantų užsiima optoelektroninių medžiagų elektrinių ir optinių savybių tyrimais. Ta mokslinių tyrimų tema kartu su magistrantu dirba doktorantas, kuris rengia daktaro disertaciją, tad universitete labai gerai organizuotas žinių, įgūdžių ir patirties perdavimas, kai bakalaurai ir magistrantai, dirbantys laboratorijose, padeda doktorantams rengti disertacijas, tuo pačiu perimdami doktoranto sukauptas žinias ir patirtį. Praktikos laboratorijoje metu magistrantai įgauna tiek praktikos, kad geba savarankiškai pratęsti tyrimus ta pačia ar kiek kita kryptimi, kai vyresnis kolega, apgynęs daktaro disertaciją, palieka universitetą. Universitete apgynę disertacijas paprastai nelieka toliau dirbti. Jie privalo minimaliai vienerius metus sukaupti darbo patirtį kitose mokslo tyrimų institucijose, vėliau, esant norui, turint galimybę teikti savo kandidatūrą konkursui į universitete paskelbtą tyrėjo/dėstytojo darbo vietą. 

Mano mokslinis interesas sutapo su laboratorijoje rengiamos disertacijos tema – simetriškai ar nesimetriškai susiaurintų puslaidininkio plonasluoksnių 2D ir 3D darinių elektrooptinių ir elektrinių savybių tyrimai, panaudojant femto sekundžių trukmės impulsų lazerį. Tad padedant laboratorijoje dirbantiems studentams atlikti sudėtingus eksperimentinius tyrimus, aiškinant jų tiriamų sudėtingų procesų prigimtį bei interpretuojant gautus painius eksperimentinių tyrimų rezultatus man pavyko realizuoti antrąją Erasmus+ stažuotės dalį – moksliniai tyrimai. Mane dominančių tyrimų pagrindinis tikslas – nesimetriškai susiaurintų trimačių (3D) puslaidininkio darinių optoelektroninių savybių priklausomybė nuo plačios dažnių juostos elektromagnetinių bangų galios, kai nesimetriškai susiaurintais dariniais teka įvairaus poliarumo ir stiprio nuostovioji elektros srovė. Tyrimų objektas labai panašus į Ročesterio universiteto laboratorijose tiriamus dvimačius (2D) elektriniu lauku valdomus diodus, taip pat neturinčius p-n sandūros. Abiejų rūšių tiriamieji dariniai labiausiai įdomūs tuo, kad neturėdami p-n sandūros (puslaidininkių diodo pagrindinė dalis), jie pasižymi puslaidininkių diodams būdingomis elektrinėmis savybėmis, tačiau siekiant išgauti aukšta prietaisų kokybę, būtina optimizuoti jų formą, geometriją, optines ir elektrines savybes. Aukštos kokybės tyrimų objektai – 2D diodai, gaminami Vokietijos, o 3D diodai – Lietuvos mokslinių tyrimų laboratorijose. 2D elektroninių dujų puslaidininkio sluoksnis, įterptas tarp izoliuojančių sluoksnių ir teturintis vos kelių dešimčių nanometrų (1 nm = 10-9 m) pločio laidžias protakas ir 3D dariniai, nusodinti iš metalo-organinių medžiagų garų fazės ant izoliacinių padėklų, gali veikti ypatingai aukštų (THz) dažnių srityje, kurioje paprastai nebeveiksnūs p-n sandūras turintys diodai, dėl jų p-n sandūros kuriamo parazitinių elektrinio induktyvumo ir elektrinės talpos. Abu parazitiniai parametrai gerokai mažiau pasireiškia mūsų tiriamuosiuose 2D ir 3D dioduose. 

Jei pavyks optimizuoti simetrinius 2D ir/ar nesimetrinius 3D darinius tiek, kad jie patikimai ir dideliu efektyvumu galės užtikrintai veikti aukštųjų dažnių srityje, abu pritaisai turės platų pritaikymą kuriant elektros energijos kaupiklius iš elektromagnetinio smogo, supančio mus, srityje. Elektromagnetiniu smogu tampa bet kokio dažnio elektromagnetinės bangos, kurios nenaudojamos mūsų pačių turimais elektriniais prietaisais, mobiliu telefonu, radijo ar TV imtuvu, Wi-Fi routeriu ir kt. Tad mus supančio elektromagnetinio smogo energiją būtų galima sukaupti specialiais elektrinės energijos kaupikliais ir panaudoti ypač mažos ir mažos galios elektronikos reikmėms. Tokiais kaupikliais galėtų tapti simetriniai 2D ir nesimetriniai 3D puslaidininkių darniai, sujungti vienas prie kito į grandinėles nuoseklaus jungimo būdu, ar vienas prie kito – lygiagretaus jungimo būdu, sudarant dvimatę ar trimatę kaupiklių matricą. Gal ilgainiui tokie elektros energijos kaupikliai, juos derinant su saulės elementais ir vėjo jėgainėmis, taps vienu iš perspektyviausių energijos šaltinių, leidžiančių atsisakyti mažos galios galvaninių elementų, įmontuojamų retai bei labai trumpai naudojamuose mažos galios elektriniuose prietaisuose-įrenginiuose. 

Mano tyrimų tikslu užsienio universitete naudota eksperimentinė įranga labai moderni ir brangi. Visai neracionalu būtų ją įsigyti kiekvieno universiteto mokslinių tyrimų laboratorijai. Išnaudojant Erasmus+ stažuotės galimybes ir universitetų, turinčių tyrimams reikalingą įrangą, potencialą bei specifinę, numatytiems tyrimams reikalingą įrangą, savo suplanuotus mokslinius tyrimus galima atlikti ir tyrimų rezultatus gauti labai nebrangiai. Veiklos optimizavimo planą reikėtų realizuoti susirandant tikslinius mokslinių tyrimų universitetus, kuriuose užsiimama panašia tyrimų tema, surasti juose partnerius, užmegzti su jais bendradarbiavimo ryšius. Erasmus+ personalo mobilumo programos fondo remiami mokslininkų, pedagogų, studentų mainai didina Lietuvos mokslo potencialą, sudarydami palankias sąlygas efektyviai išnaudoti moksliniams tyrimams skiriamas lėšas, iš kurių nemažą dalį reikia skirti brangios mokslinių tyrimų įrangos įsigijimui, skatina universitetų tarptautinį bendradarbiavimą ir didina jų tarptautinį matomumą. 

Kviečiu Lietuvos mokslininkus sekti VGTU pavyzdžiu ir kuo efektyviau išnaudoti Erasmus+ personalo mobilumo, Fulbright, Baltic-American Freedom Foundation (BAFF) ir kt. fondų finansavimo galimybes, pasisvečiuoti užsienio šalių geriausiuose universitetuose sukaupiant mokslinių tyrimų patirtį ir gaunant unikalius mokslinių tyrimų rezultatus geriausiose pasaulyje mokslinių tyrimų laboratorijose dirbant su pačia moderniausia mokslinių tyrimų įranga. 

Tekstas publikuotas „Mokslo Lietuvos“ 17 nr.