Lietuvos fizikų iššūkis – įminti bismidų mįslę

 (21)
Lietuvos fizikai pagamino puslaidininkį, galintį padaryti technologinį perversmą – smarkiai sumažinti elektros energijos sąnaudas ryšių linijoms. Valstybinio mokslinių tyrimų instituto Fizinių ir technologijos mokslų centro mokslininkams, vadovaujamiems profesoriaus habil. dr. Arūno Krotkaus, pavyko bismidų pagrindu susintetinti puslaidininkį, gebantį generuoti šviesą tokiame elektromagnetinių bangų diapazone, kuriame iki šiol nebuvo gerų puslaidininkinių šviesos šaltinių.
Gaminti kristalinį puslaidininkį bismidą – be galo lėtas procesas. Per valandą „užauga“ 0,05 mikrono. Tačiau prof. A. Krotkus įsitikinęs, kad rezultatas vertas pastangų, nes tokios technologijos labai brangios ir paklausios
© Asmeninio archyvo nuotr.

Šie moksliniai tyrinėjimai labai perspektyvūs kuriant naujos kartos technologijas: pigesnį ir kokybiškesnį optinį ryšį, itin jautrią stebėjimo techniką, taršos matavimo bei kitą sudėtingą įrangą.

Fizinių ir technologijos mokslų centro projektui „Epitaksinių praskiestųjų bismidų sluoksnių ir darinių technologija ir tyrimai“ yra skirtas finansavimas iš Europos socialinio fondo.

Šiuolaikinės elektronikos šerdis

Puslaidininkiai – šiuolaikinės elektronikos pramonės pagrindas, svarbi medžiaga, lemianti skaičiavimo technikos ir telekomunikacijų, medicinos ir kosmoso, automobilių gamybos ir plataus vartojimo prekių gamybos pažangą – praktiškai visose pramonės srityse. Dažniausiai naudojamas puslaidininkis yra silicis, kurio galima rasti visur: saulės elementuose, kompiuterių procesoriuose, USB atmintinėse, įvairiuose buities prietaisuose. „Silicis karaliauja šiuolaikinėje elektronikoje, – sako prof. A. Krotkus. – Tačiau jis turi trūkumų, nes prastai šviečia ir netinka šviečiantiems prietaisams gaminti – lazeriams ar šviesos diodams (šviestukams), keičiantiems elektros srovę į šviesą.“

Šviesos technologijoms kurti tinkančių puslaidininkių yra nedaug, be to, jų gamybos technologija gana sudėtinga. Todėl kiekvieno naujo puslaidininkinio junginio atsiradimas sulaukia ir mokslinės bendruomenės, ir verslo susidomėjimo.

Užduotis – pergudrauti atomus

Eksperimentus su bismutu, sunkiausiu iš neradioaktyvių penktosios cheminių elementų grupės elementu, Lietuvos mokslininkai pradėjo prieš keletą metų. „2006-aisiais su kolegomis dirbome su labai didelių dažnių – terahercine spinduliuote, tuomet dar labai mažai tyrinėtu elektromagnetinių bangų diapazonu. Kaip tik tada ir sužinojome, kad Japonijos ir Kanados fizikai eksperimentuoja su bismidais – mūsų tyrimams labai perspektyviais puslaidininkiais, kurių sudėtyje yra bismuto, –pasakoja prof. A. Krotkus. – Jie jau buvo pasiekę neblogų rezultatų, tačiau kai įsitraukėme į bismidų gamybą, daktarui Klemensui Bertuliui pavyko peržengti užsienio mokslininkų eksperimentuose pasiektą ribą. Lietuviškuose puslaidininkiuose bismuto „įsodinome“ dvigubai daugiau ir pagerinome jų charakteristikas.“

Pasak projekte dalyvaujančio jauno fiziko dr. Jano Devensono, bismutas – sudėtinga, „kaprizinga“ medžiaga. Puslaidininkiai gaminami sluoksniuojant medžiagas atomo storio sluoksniais. Tačiau bismutas nenori pasiduoti mokslininkų valiai, jo atomai praleidžia į augantį sluoksnį kitas medžiagas, o patys išlieka kristalo paviršiuje.

Fizinių ir technologijos mokslų centro mokslininkams tenka nemažai padirbėti, kad „suvaldytų“ bismuto atomus. Neseniai jiems pirmiesiems pavyko užauginti 2–3 mikronų bangos ilgio spinduliuotę skleidžiančius bismidų sluoksnius, iš kurių bus galima pagaminti naujos kartos puslaidininkinius šviesos diodus – šviestukus. Tokie šviestukai suteiks naujų galių oro taršos matavimo, lokacijos – objekto vietą nustatantiems prietaisams – įranga bus jautresnė ir funkcionalesnė. Pavyzdžiui, bus galima sukurti stebėjimo prietaisus, kurie net ir tirštame rūke leis matyti tarsi giedriausią dieną.

Aukštųjų technologijų aukso gysla

Prof. A. Krotkui pavyko suburti jaunų gabių mokslininkų komandą. Vieno iš jų J. Devensono daktaro disertacija pernai buvo pripažinta geriausia fizinių, technologijos ir biomedicinos mokslų srities disertacija šalyje
Prof. A. Krotkui pavyko suburti jaunų gabių mokslininkų komandą. Vieno iš jų J. Devensono daktaro disertacija pernai buvo pripažinta geriausia fizinių, technologijos ir biomedicinos mokslų srities disertacija šalyje
© Asmeninio archyvo nuotr.

Bismidų tyrinėjimai itin domina skaidulinio optinio ryšio prietaisų kūrėjus, dešimtmečiais sprendžiančius galvosūkį, kaip sumažinti išlaidas elektros energijai. Kad veiktų optiniam ryšiui skirtas lazeris, per jį reikia leisti elektros srovę, nuo kurios lazeris įšyla ir tada keičiasi jo spinduliuojamos šviesos bangos ilgis. Kad informaciją priimantis imtuvas nepasimestų tarp skirtingais bangos ilgiais veikiančių ryšio kanalų, lazeriai yra vėsinami specialiais termoelektriniais šaldytuvais, kurie sunaudoja apie 80 proc. visos optiniam ryšiui reikalingos energijos. Vien google paieškoms per mėnesį pasaulyje sunaudojama elektros energijos už 60 mln. eurų.

„Jeigu būtų pagamintas stabilus lazeris, kurio bangos ilgis nepriklausytų nuo temperatūros, būtų sutaupytas didžiulis energijos kiekis. Ir labai tikėtina, kad tokiam lazeriui sukurti vieną dieną bus panaudoti puslaidininkiai bismidai“, – tuo įsitikinęs profesorius A. Krotkus ir jo vadovaujama bisdmidų projekto komanda. Juk fizikų darbus jau lydi sėkmė mokslo rinkoje.

Lietuviai pradėjo kurti terahercinės spinduliuotės technologijas, kurias sėkmingai parduoda užsienyje. „Tai puikus pavyzdys, kaip greitai mokslo darbus galima pritaikyti pramonėje. Tokių sričių galime turėti ir daugiau“, – sako prof. A. Krotkus, kuris už terahercinės spinduliuotės tyrimus su kolegomis 2009 m. gavo nacionalinę Lietuvos mokslo premiją

Pasak mokslininko, Lietuva gali įsitvirtinti perspektyvioje puslaidininkių tyrinėjimo ir gamybos srityje. „Turime stiprių mokslininkų fizikų, neblogą mokslinę bazę ir įdirbį, o svarbiausia – gabaus jaunimo. Esame pajėgūs kurti itin aukšto lygio technologijas. Jos ir galėtų tapti Lietuvos aukso gysla“, – tuo įsitikinęs prof. A. Krotkus.

Užs.Nr. 12-011-VP

Parašykite savo nuomonę
arba diskutuokite anonimiškai čia
Skelbdami savo nuomonę, Jūs sutinkate su taisyklėmis
Rodyti diskusiją Rodyti diskusiją
 

ES investicijos

Europos Parlamento nariai – arčiau Jūsų problemų (20)

Kokius iššūkius ir galimybes atneš klimato kaita? Ar Lietuvos žmonėms bus lengviau įsigyti ekologiškus maisto produktus? Ko tikėtis iš kaimynystėje dygstančio atominio monstro?

Naujas dujotiekis Lietuvoje – didesnė prieiga prie alternatyvių dujų šaltinių Baltijos šalių rinkos dalyviams (4)

Magistralinis dujotiekis, nusidriekęs nuo Klaipėdoje esančio Suskystintųjų gamtinių dujų (SGD) terminalo iki Kuršėnų, jau nebekelia klausimų apie jo naudą. Tai – dar didesnė Baltijos šalių prieiga prie pasaulinės SGD rinkos, regiono dujų rinkų integracijos stiprinimas, reikšmingas energetinio saugumo ir patikimumo padidėjimas, ir, žinoma, konkurencingos kainos.

Strateginės reikšmės dujotiekio Klaipėda–Kuršėnai nauda – visiems Baltijos šalių dujų vartotojams (2)

Antra magistralinio dujotiekio Klaipėda-Kuršėnai gija jau daugiau nei mėnesį tiekiamos dujos iš Suskystintų gamtinių dujų (SGD) terminalo. Kuo Baltijos šalių regionui svarbus naujas dujotiekis?

Užsienio investuotojams – galimybė rengti kvalifikuotus darbuotojus

Viena iš problemų, su kuria susiduria Lietuvoje ketinantys investuoti užsienio verslininkai – reikiamos kvalifikacijos darbuotojų trūkumas. Pagal Ūkio ministerijos administruojamą priemonę „Žmogiškieji ištekliai Invest LT+“ užsienio įmonės gali sulaukti ES fondų investicijų projektams, pagal kuriuos pačios pasirengtų sau reikalingus kvalifikuotus specialistus.

ES investicijos – nuo medicinos iki maisto produktų

2014-2020 m. Europos Sąjungos fondų finansiniu laikotarpiu viena iš prioritetinių krypčių yra investavimas į smulkaus ir vidutinio verslo įmones (SVV). Ūkio ministerijos administruojamomis priemonėmis skatinamas verslumas, konkurencingumas bei įmonių kūrimasis ir plėtra regionuose. Per šį laikotarpį į SVV įmones planuojama investuoti daugiau kaip 531 mln. eurų.