Atverti keliai naujos kartos elektronikai: FTMC lazeristė Augustė Grigaravičienė pelnė A. P. Piskarsko stipendiją už geriausią magistro darbą

FTMC Lazerinių technologijų skyriaus darbuotoja Augustė Grigaravičienė pelnė Prof. Algio Petro Piskarsko vardinę stipendiją. Ji kiekvienais metais skiriama vienam Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto studentui už geriausią magistro darbą lazerių mokslo srityje. 3000 Eur stipendijos tikslas – skatinti gabius studentus dalyvauti moksliniuose tyrimuose ir siekti lazerių mokslininko karjeros.

Augustės karjera FTMC tęsis: jaunoji mokslininkė pasirinko doktorantūros studijas mūsų Centre bei toliau darbuosis Kieto kūno lazerių laboratorijoje.

A. Grigaravičienės magistro darbas susijęs su lazerio impulsais, kurių išvystymas prisideda prie pažangesnės elektronikos kūrimo, naujos kartos duomenų saugojimo bei medicinos tyrimų tobulinimo.

Trumpi ir galingi lazeriai tapo dar greitesni

Augustė laboratorijoje siekė išgauti ultratrumpus lazerio impulsus, veikiančius 2 mikrometrų bangos ilgio srityje – infraraudonojoje šviesoje, kurios plika akimi nematome.

Tam buvo pasitelktas reiškinys, vadinamas priverstine Ramano sklaida – procesas, kai lazerio šviesa patenka į tiriamą medžiagą ir priverčia jos molekules virpėti; dėl šios sąveikos dalis šviesos pakeičia savo spalvą (dar kitaip vadinamą bangos ilgiu). Savo eksperimentuose jaunoji mokslininkė šitaip lazeriu tyrinėjo suslėgtas vandenilio dujas.  

Pasak A. Grigaravičienės, svarbiausias darbo rezultatas – parodymas, kad naudojant papildomą vadinamąjį užkrato impulsą (silpną šviesos impulsą, kuris „užveda“ procesą tinkama kryptimi), visas šis procesas vyksta net keliasdešimt kartų efektyviau.

Taip pat paaiškėjo, kad tiksliai suderinus pagrindinio lazerio ir užkrato impulsų „atvykimo laiką“, naujai sukurtas šviesos impulsas tampa dar trumpesnis. Dėl to nereikia papildomos brangios įrangos, kuri paprastai naudojama tokiems lazerio pliūpsniams trumpinti.

(Dokt. Augustė Grigaravičienė. Hernandez & Sorokina / FTMC nuotr.)

Mokslininkė pabrėžia, kad tokie vadinamieji trumpabangės ir vidurinės infraraudonosios srities (SWIR ir mid-IR) lazeriai yra labai perspektyvūs tiek pramonėje ir medicinoje, tiek moksle. Pavyzdžiui, jie aktualūs elektronikai būtinų medžiagų puslaidininkių, tokių kaip silicis, tūriniam apdirbimui – tam tikram medžiagos keitimui viduje, nepažeidžiant paviršiaus.

„Tai atveria kelius naujos kartos mikroelektronikos ir 3D optinės atminties kūrimui (kai duomenys įrašomi ne tik paviršiuje, kaip kompaktiniuose diskuose, bet ir visame medžiagos tūryje, ir šitaip į laikmeną galima sutalpinti žymiai daugiau informacijos). Taip mikrolusto viduje suformuoti šviesolaidžiai leidžia skirtingoms jo dalims perduoti duomenis daug greičiau nei įprastais elektriniais laidininkais.

Be to, ši spektro sritis yra kur kas saugesnė žmogaus akiai (nes nepasiekia pačios jautriausios akies dalies – tinklainės), todėl ji puikiai tinka ryšio sistemoms atvirose erdvėse ar LIDAR įrangai – technologijai, kuri naudoja lazerio šviesą atstumams matuoti ir sudaryti trimatį aplinkos žemėlapį.

Šie lazeriai reikšmingi ir medicinoje, nes leidžia efektyviai generuoti rentgeno spindulius, su kuriais galima tyrinėti biologinius bandinius, įskaitant itin ankstyvą krūties vėžio diagnostiką, kuri įprastinei klinikinei rentgeno įrangai yra neprieinama. Mūsų tirtas metodas leidžia sukurti kur kas kompaktiškesnius, efektyvesnius ir pigesnius SWIR bei mid-IR lazerinius šaltinius nei įprastai naudojami metodai“, – pasakoja Augustė.

Ji už savo perspektyvius darbus jau ne kartą įvertinta Lietuvoje ir užsienyje – pavyzdžiui, 2024 m. Ispanijoje vykusioje tarptautinėje konferencijoje laimėjo Geriausio žodinio pranešimo kategorijoje. Tačiau, pasak Augustės, naujausias apdovanojimas jai suteikia visiškai kitokios emocinės reikšmės:

„Profesorius A. P. Piskarskas yra Lietuvos lazerių fizikos pradininkas, todėl gauti jo vardo stipendiją už geriausią magistrinį darbą lazerių srityje yra neeilinė garbė. Šis įvertinimas apibendrina visą ilgą ir nuoseklų darbą pradėtą FTMC Kieto kūno lazerių laboratorijoje 2021 metais. Jis patvirtina, kad mūsų tyrimų kryptis yra aktuali ir perspektyvi, bei suteikia milžinišką motyvaciją toliau tęsti mokslinę veiklą ir bent maža dalimi prisidėti prie Lietuvos lazerių mokslo ateities. 

Esu labai dėkinga magistro baigiamojo darbo vadovui dr. Pauliui Mackoniui ir laboratorijos vadovui dr. Aleksėj Rodin už nukreipimą teisinga linkme, suteiktas galimybes ir be galo įdomias diskusijas!“

(FTMC Kieto kūno lazerių laboratorijos komanda: dr. Paulius Mackonis, dokt. Augustė Grigaravičienė, Rugilė Pečiulytė ir laboratorijos vadovas dr. Aleksėj Rodin. FTMC nuotr.)

Pastumtos mokslo ribos

Augustė jau kaip doktorantė tęsia darbus FTMC Lazerinių technologijų skyriaus Kieto kūno lazerių laboratorijoje. Jos vadovas dr. Aleksėj Rodin tapo ir fizikės doktorantūros vadovu – ir teigia, kad už jaunosios tyrėjos darbo pripažinimo slypi trijų kartų bendros pastangos.

„Patyręs laboratorijos ir projekto vadovas nubrėžia kryptį ten, kur, jo manymu, moksle dar esama „baltų dėmių“. Tokia yra ir vadinamoji netiesinės optikos sritis, kur gamta vis dar geba mus nustebinti.

Jaunas mokslininkas dr. Paulius Mackonis geba pažvelgti į problemą be išankstinių šablonų, ieško netikėtų sprendimų ir atveria naujų galimybių šiai krypčiai plėtoti. O atkaklus ir kūrybiškas Pauliaus magistrantės Augustės darbas galiausiai leido užfiksuoti unikalų fizikinį procesą, suteikiantį galimybę pasiekti sunkiai prieinamus lazerio spinduliuotės parametrus paprasčiau, patikimiau ir pigiau, nei buvo įprasta. Tai pasakojimas apie tai, kaip skirtingos patirtys, požiūriai ir kartos susijungia į vieną kūrybinį impulsą, leidžiantį pastumti mokslo ribas. 

Iš anksto beveik nebuvo įmanoma prognozuoti, kad mums pavyks sukurti tik šimto femtosekundžių trukmės lazerio impulsus sudėtingai pasiekiamame apie 2 mikrometrų bangos ilgio ruože, juolab pasitelkus savikompresiją (t. y. nenaudojant papildomos įrangos) – todėl šis rezultatas tapo reikšminga staigmena mūsų nedidelei grupei. 

Man labai džiugu, kad Augustė ryžosi tęsti pradėtus tyrimus doktorantūroje ir kaip mokslinis vadovas nuoširdžiai linkiu jai smalsumo, novatoriškų idėjų ir gražių atradimų šiame kelyje“, – sako dr. A. Rodin.

A. Grigaravičienės magistro darbas buvo atliktas Lietuvos mokslo tarybos (LMT) remiamo EXPULSSIVE (S-MIP-25-17) projekto vykdymo metu („Netiesinės sklaidos ribinės spūdos tyrimas naujos kartos femtosekundinių lazerių kūrimui”)

FTMC informacija