Lazerinėms technologijoms apimant vis platesnį pritaikymo sričių spektrą, vienu svarbiausių mokslininkų uždavinių tampa esamų lazerių konstrukcijų tobulinimas, stengiantis sumažinti sąnaudas, pagreitinti procesus ar pagerinti kokybę. Puikus to pavyzdys galėtų būti akiai vos matomi mikrolustiniai lazeriai ir jų komponentai. Apie tai, kuo pasižymi mikrolustiniai lazeriai, kokia yra lazerinių technologijų ateitis ir sritys, į kurias jie bus orientuoti, taip pat apie vieną didžiausių lazerinių technologijų kongresų pasaulyje kalbėjomės su Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centro mokslininku Dariumi Gailevičiumi.

Lazerinių technologijų plėtra neatsiejama nuo kitų mokslo sričių

Kalbėdamas apie lazerinių technologijų plėtrą, D. Gailevičius pabrėžia jų pritaikomumo svarbą: „Nors šiandien inovacijos yra labai skatinamos, pagrindinė to priežastis nėra atradimo džiaugsmas, bet veikiau praktinis pritaikymas ir pridėtinė vertė. Tai, kad gali naujai sužadinti netiesinį kristalą ar išgauti „egzotiškesnį“ efektą, įdomu entuziastui, bet pridėtinės vertės nesukuria. Fundamentiniams moksliniams tyrimams vykdyti reikalingi resursai, kurie dažnai atsiranda būtent dėl taikomųjų mokslinių tyrimų.“

Pasak D. Gailevičiaus, biomedicininiai tyrimai yra sritis, kuri šiandien jau sunkiai įsivaizduojama be lazerinių technologijų. „Turbūt plačiausias žaidimų laukas šiandien – biomedicininiai tyrimai. Šiai sričiai labai naudinga lazerinėmis sistemomis išgaunama koherentinė spinduliuotė“, – teigia mokslininkas. Kita sparčiai populiarėjanti sritis – fotonikos jungimas su elektronika. „Šiandien kuriami kompiuteriai turi ir fotoninių, ir elektroninių elementų, kurie sujungiami taip, kad užtikrintų geriausias šių sričių savybes“, – paaiškina D. Gailevičius.

Fotoniniai kristalai lazerinio pluošto kokybei

Lazerinių tyrimų centro mokslininko D. Gailevičiaus tyrimų laukas – fotoninių kristalų gamyba, charakterizavimas, geometrinis numatymas. „Fotoninio kristalo dalelės erdvėje yra išsidėsčiusios tvarkingai, periodiškai ir pasižymi skirtingu lūžio rodikliu, palyginti su aplinka. Dėl tokio periodiškumo šios dalelės ypač sąveikauja su šviesa. Būtent ši sąveika ir diktuoja mano tyrimų sritį“, – pasakoja pašnekovas. Fotoninių kristalų pavyzdys gamtoje yra ryškiai mėlyna drugelių sparnų spalva, kuri atsiranda dėl sparnų žvyneliuose esančių periodinių struktūrų darinių, labai gerai atspindinčių mėlyną šviesą. „Užlašinus vandens ant drugelio sparnų, šie pasidarytų nebe mėlyni, nes sparnuose nėra mėlyno pigmento. Fotoniniai kristalai taip pat nulemia žvilgančią povo uodegos spalvą ir suteikia dangišką atspalvį opalui“, – sako D. Gailevičius.

Fotoniniai kristalai lazerinių tyrimų srityje naudojami kaip erdviniai filtrai, kurie galėtų būti taikomi kieto kūno mikrolustiniame lazeryje. „Mūsų mokslinių tyrimų grupė dirba su erdviniais filtrais, kurie yra išties maži, stiklo plokštelės storio (ne daugiau nei milimetras). Dažnai tokius filtrus dedame į mikrolazerio rezonatorių, kad pagerintume lazerinio pluošto kokybę ir padidintume tokio tipo lazerių pritaikomumą. Erdviniai filtrai padeda sufokusuoti lazerinį pluoštą tolimu atstumu, nepaisant papildomų dirgiklių – drėgmės ar dūmų“, – pasakoja mokslininkas.

Vos akimi įžiūrimi mikrolustiniai lazeriai pasižymi plačiu pritaikomumu

D. Gailevičiaus vykdomi moksliniai tyrimai padeda pagerinti mikrolustinių lazerių savybes. Paklaustas, kuo šie lazeriai išskirtiniai, mokslininkas pažymėjo jų matmenų mažumą: „Šie lazeriai yra be korpuso ir kaupinimo šaltinio, todėl yra tokie maži, kad tilptų ant vieno ar dviejų rodomojo piršto narelių. Norėdami pagerinti šių lazerių savybes, negalime keisti jų konstrukcijos, o tik pasiūlyti mažai vietos užimančius patobulinimus.“ Mikrolustiniai lazeriai naudojami srityse, kur reikalinga gera lazerinio pluošto kokybė. „Dažnai tokio tipo lazeriai taikomi metrologijoje, nustatant kaip įmanoma tikslesnį atstumą iki objekto, netiesiniame mikroskope, taip pat medicinoje. Dar viena sparčiai populiarėjanti sritis – autonominiai automobiliai. Čia jie šviesą skleidžia taip, kad esant sudėtingesnėms oro sąlygoms sukuria užtektinai ryškią, bet praeivių neapakinančią šviesą“, – pritaikymo galimybes atskleidžia mokslininkas.

Lazerinės technologijos – ne tik medicinoje, bet ir tvarkant radioaktyvias atliekas 

Paklaustas apie Lietuvoje gaminamų lazerių ateities perspektyvas ir taikymo sritis, mokslininkas pabrėžia išaugsiančią jų paklausą biomedicininiuose tyrimuose. „Mažėjant gyventojų skaičiui, stengiamasi piliečius kuo ilgiau išlaikyti sveikus ir darbingus. Sveikatos apsauga ir žmogaus gyvenimo kokybės gerinimas, mažinamos išlaidos sveikatos apsaugai taikant išmanesnius diagnozės ir gydymo metodus yra viena pagrindinių mūsų šalies strateginių krypčių.“ Dar viena labai daug potencialo turinti ir retai su lazeriais siejama sritis – intensyvios lazerio spinduliuotės naudojimas tvarkant radioaktyvias atliekas. „Lietuvoje viešėjęs Nobelio premijos laureatas Gérard’as Mourou kalbėjo apie tai, kad, užuot radioaktyvias atliekas laidoję po žeme ar jūrose, galime jas nukenksminti lazerine spinduliuote“, – pasakoja D. Gailevičius.

Lazerinių tyrimų centro mokslininkai savo mokslinius tyrimus pristatys vienoje didžiausių pasaulio konferencijų

D. Gailevičius kartu su kitais Vilniaus universiteto Lazerinių tyrimų centro mokslininkais dalyvauja birželio 23–27 d. Miunchene vyksiančiame tarptautiniame lazerinių technologijų kongrese „World of Photonics Congress“. Mokslininkas pabrėžia šio renginio kokybę: „Ši konferencija svarbi ir išskirtinė, nes į ją priimami tik preciziškai atrinkti pranešėjai. Tuo ji skiriasi nuo vadinamųjų „grobuoniškųjų konferencijų“, kur susimokėjęs tam tikrą mokestį gali tapti kviestiniu pranešėju ir pristatyti savo mokslinius tyrimus apytuštei salei. Būtent ši atranka ir užtikrina konferencijos kokybės standartą ir leidžia tyrėjams pasidalyti savo moksliniais atradimais.“

D. Gailevičius renginyje pristatys du pranešimus apie fotoninius kristalus, jų modifikaciją ir taikymą. Kitas Lazerinių tyrimų centro mokslininkas dr. Mangirdas Malinauskas skaitys pranešimą apie polimerinių medžiagų savybių keitimą nanomatmenyse. „Tai yra mūsų su Mangirdu Malinausku bendras darbas. Mes sukūrėme technologiją, kuri leidžia polimerą veikiant aukšta temperatūra pakeisti jo medžiagos savybes išlaikant formą. Mikroapdirbimo metu gaminys susitraukia iš pusiau organinės medžiagos į stiklą ir vėliau į keramiką. Visi šie pokyčiai vyksta žmogaus akiai nematomu nanolygmeniu“, – teigia D. Gailevičius.

Vilniaus universitetas dalyvauja Miunchene birželio 24-27 d. vykstančioje vienoje didžiausių pasaulyje lazerinių technologijų parodų „Laser World of Photonics“. Vilniaus universiteto stende pristatomi plataus spektro moksliniai tyrimai ir kuriamos technologijos, tokios kaip optinis 3D mikro- ir nanospausdinimas iš sojų pupelių aliejaus, stiklo keramikos nanofabrikavimo technologija, fotoninių kristalų mikrolustinis lazeris ir kiti moksliniais tyrimais grįsti sprendimai. Kartu su paroda šiomis dienomis vykstančiame kongrese „World of Photonics Kongress“ Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Lazerinių tyrimų centro mokslininkai savo mokslinius tyrimus pristatys vienoje didžiausių pasaulio konferencijų.