Senovinių raštų, piešinių ir hieroglifų tyrinėtojai teigia, kad aukštųjų technologijų produktus žmonės linkę laikyti stebuklingais, o procesą, kurio metu sukuriamas toks produktas, – stebuklu.
Kuo aukštesnių technologijų produktas, juo labiau jis panašėja į stebuklą. Pašaliečio akimis žiūrint, 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 nustatyti ir išgryninti išmaniųjų medžiagų praktiniam pritaikymui reikalingas savybes ir suteikti galutiniam mokslinių tyrimų produktui ypatingą formą ar turinį, dėl kurių produktas tampa išmaniuoju, t. y. stebuklingu.
XX 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, kad ypač aukšto lygio mokslinių tyrimų bazės ir mokslinių tyrimų galimybių dažniau dairomasi JAV mokslinių tyrimų universitetų ar mokslinių tyrimų centrų laboratorijose.
Lietuvos universitetų mokslininkams galimybe apsilankyti užsienio mokslinių tyrimų centruose tampa Erasmus+ mobilumo programos mechanizmas. Pagal darbuotojų tarptautinį mobilumą Lietuvoje pirmaujančio Vilniaus Gedimino technikos universiteto dėstytojams Erasmus+ personalo mobilumo programa suteikia galimybę skaityti paskaitas ir vesti 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 (Niujorko valstijoje, JAV).
153 vietą pasaulio universitetų reitinge užimančio universiteto pasirinkimą stažuotei iš dalies lėmė ir tai, kad beveik prieš penkerius metus VGTU su Ročesterio universitetu pasirašė bendradarbiavimo sutartį, kurioje numatė bendrą akademinę veiklą, t. y.: keitimasis universitetų dėstytojais (skaityti teorines paskaitas) ir studentais (studijuoti užsienio universitete); taip pat bendrą mokslinę veiklą, t. y.: keitimasis mokslininkais – vykdyti bendrus mokslinius tyrimus abiejų universitetų pripažintomis prioritetinėmis mokslinių tyrimų temomis ir rengti bendras mokslines publikacijas. Privataus universiteto, kuriame šiuo metu studijuoja 11 000 studentų ir kuris per 168 savo gyvavimo metus išugdė 8 Nobelio premijos laureatus, biudžetą sudaro beveik 3 mlrd. dolerių (2,58 mlrd. eurų). 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 Romano Sobolewskio vadovaujamose Elektrooptinių prietaisų, Kvantinės kriptografijos ir Ultra sparčiosios optoelektronikos tyrimų laboratorijose. Minėtose universiteto laboratorijose atliekami moksliniai tyrimai, glaudžiai susiję su VGTU Fizikos katedros vykdomų mokslinių tyrimų kryptimi – elektromagnetinių bangų sąveikos su optoelektroninėmis išmaniosiomis medžiagomis, bangų savybių pokyčių, joms sąveikaujant su medžiaga, ir 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 ypač didelio jautrio elektromagnetinių bangų imtuvams, kuriais registruojami ypač plačios dažnių juostos signalai. Tuo tikslu naudojamas femto sekundžių trukmės (1 fs = 10–12 s) impulsų lazeris ir Lietuvoje UAB „Teravil“ sukurta bei pagaminta optinių tyrimų įranga.
Universitete puoselėjama labai gera tradicija – kas savaitę organizuoti mokslinius seminarus. Tokie moksliniai seminarai vyksta ir prof. R. Sobolewskio vadovaujamose laboratorijose. Kiekvieną penktadienį kiekvienas minėtų trijų laboratorijų darbuotojas pristato savo per savaitę 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 optoelektronines savybes, siekiant išspręsti iškilusias technines problemas ar paaiškinti eksperimentų metu gautus painius rezultatus. Tokių mokslinių seminarų metu galima viešai išsakyti savo nuomonę apie kiekvieną tiriamąjį objektą, diskutuoti kolegų ar savo pasirinkto eksperimentinio kelio tema ar gautų rezultatų interpretacijos klausimais, tuo pat metu bendraujant ir konsultuojant universiteto magistrus bei doktorantus, įgyvendinti Erasmus+ stažuotės mokslinės ir 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 vasarą per atostogas. Studentai, pageidaujantys per vasaros atostogas dirbti mokslinėse laboratorijose, gali gauti universiteto stipendiją (paramą), o tyrimų laboratorijose – labai motyvuotą mokslinei veiklai darbuotoją. Vienas iš prof. Romano Sobolewskio 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, 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. Apgynusieji disertacijas paprastai nelieka toliau dirbti universitete. Jie privalo sukaupti mažiausiai vienerių metų darbo patirtį kitose mokslo tyrimų institucijose, o vėliau, esant norui, turi galimybę teikti savo kandidatūrą konkursui į universitete paskelbtą tyrėjo ar 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, laboratorijoje dirbantiems studentams padedant atlikti sudėtingus eksperimentinius tyrimus, aiškinant jų tiriamų sudėtingų procesų prigimtį ir interpretuojant gautus painius eksperimentinių tyrimų rezultatus, man pavyko įgyvendinti antrąją Erasmus+ stažuotės dalį – mokslinius tyrimus. Pagrindinis mane dominančių tyrimų 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 itin įdomūs tuo, kad, neturėdami p-n sandūros (puslaidininkių diodo pagrindinė dalis), jie pasižymi puslaidininkių diodams būdingomis elektrinėmis savybėmis, tačiau, siekiant išgauti aukštą 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 ypač aukštų (THz) dažnių srityje, kurioje paprastai nebeveiksnūs p-n sandūras turintys diodai, dėl jų p-n sandūros kuriamo parazitinių elektrinio induktyvumo ir elektrinės talpos parametrų. 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 prietaisai turės platų pritaikymą kuriant elektros energijos kaupiklius iš elektromagnetinio smogo, supančio mus. Elektromagnetiniu smogu tampa bet kokio dažnio elektromagnetinės bangos, kurios nenaudojamos mūsų pačių turimais elektriniais prietaisais, mobiliuoju 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 dariniai, sujungti vienas su kitu 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 ir labai trumpai naudojamuose mažos galios elektriniuose prietaisuose (įrenginiuose).
Mano tyrimų tikslams užsienio universitete naudota labai moderni ir brangi eksperimentinė įranga. 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, suplanuotus mokslinius tyrimus galima atlikti ir tyrimų rezultatus gauti labai nebrangiai. Veiklos optimizavimo planą reikėtų įgyvendinti, surandant tikslinius mokslinių tyrimų universitetus ar centrus, kuriuose užsiimama panašia tyrimų tema, rasti juose partnerių, užmegzti su jais bendradarbiavimą. 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 brangiai mokslinių tyrimų įrangai įsigyti, skatina tarptautinį universitetų 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 kitų fondų finansavimo galimybes, pasisvečiuoti užsienio šalių geriausiuose universitetuose, kaupiant mokslinių tyrimų patirtį ir gaunant unikalius mokslinių tyrimų rezultatus geriausiose pasaulyje mokslinių tyrimų laboratorijose pačia moderniausia mokslinių tyrimų įranga.
Prof. Artūras Jukna
Autorius yra VGTU Fundamentinių mokslų fakulteto Fizikos katedros profesorius