Kuria unikalias medžiagas, galinčias sukelti technologinę revoliuciją

R. Butkutė pasidalijo žiniomis apie bismidus, kur ir kaip jie panaudojami. Papasakojo ir apie save, kaip tapo mokslininke, mintimis vis grįždama į savo gimtąjį kraštą.

– Šalyje ir pasaulyje jūsų komanda išgarsėjo kurdama novatoriškas medžiagas – bismidus. Apibūdinkite, kas tai yra ir kur jie panaudojami?

– Bismidai yra medžiagų inžinerijos pavyzdys, kai gerai žinomus puslaidininkius papildome kitais cheminiais elementais ir gauname naujus, įspūdingų savybių junginius. Bismidai – kambario temperatūros junginiai, šiek tiek mažiau jautrūs temperatūrai, o tai leidžia tikėtis, kad prietaisams nereikės ypatingų šaldymo ir tikslios temperatūros stabilizavimo sistemų. Tai ir yra pagrindiniai bismidų pranašumai.

Kadangi pažanga juda prietaisų miniatiūrizavimo linkme, visus technologinius kristalų gamybos ir prietaisų formavimo procesus turime apsaugoti nuo įvairių aplinkoje esančių dalelių ir žmogaus sukeliamos taršos.

Vengiant taršos ir siekiant minimalaus broko, kristalai ir prietaisai gaminami švaros zonoje, kuri yra sterilesnė negu operacinė. Technologai, dirbantys šioje zonoje, apsirengia specialiais vienkartiniais kombinezonais, dėvi pirštines ir apsauginius akinius. Patalpose yra įrengiama speciali ventiliacijos, temperatūros ir drėgmės palaikymo sistema.

Netgi gesinimas vyksta helio dujomis.

Siekiant dar labiau sumažinti taršos įtaką, sluoksniuotos struktūros, kurios sudaro prietaiso ar komponento esmę, yra gaminamos vakuuminiuose reaktoriuose, vakuumo lygiu artimesniais kosmosui negu mus supančiai aplinkai.

Bismidus dėl jų savybių lankstumo ir valdymo galėtume įkomponuoti į įvairias stacionarias ir mobiliąsias stebėsenos ar tyrimo sistemas: saugumo sistemas viešosiose vietose, tokiose kaip oro uostuose, koncertų salėse, skveruose, aplinkos taršos kaitos sistemose, „žaliuosiuose“ namuose oro kokybės stebėjimui, maisto pramonėje produktų šviežumui nustatyti ir svarbiausioje mūsų gyvenimo – sveikatos stebėsenos ir neinvazinėje ligų diagnostikos – srityse.

Prietaisai ir jutiminės sistemos veikia spektroskopiniu metodu, t. y. atpažįsta kenksmingas, sprogias, narkotines medžiagas, dujas, organines molekules ir terpes pagal jų būdingąsias spektro linijas (dažnius).

Ypač svarbios yra organinės molekulės ir terpės (anglies dvideginis, acetonas, azotas, metanas ir pan.), nes mūsų organizmas jas išskiria

. Iškvepiamųjų dujų sudėtyje jų yra, ir skirtingos molekulės siejamos su skirtingais organais ir audiniais.

Sutrikus kurio nors veiklai, išskiriamų molekulių kiekis iškvepiamose dujose padidėja. O tą padidėjimą neinvaziškai (labai panašiai kaip ir alkoholio promilių kiekį kraujyje) galėtų padėti pajusti bismidų jutikliai. Organinės molekulės pasižymi vibraciniais dažniais infraraudonojoje srityje, kurioje bismidai yra labai jautrūs.

Taigi, sukonstravę dujų jutiklį, susidedantį iš skirtingų bismidinių lazerių ir su jais suderintų detektorių matricos, galėtume pasitikrinti savo organų būklę ir veiklą vien tik analizuojant iškvepiamąjį orą. Taigi, sveikatos srityje, ypač ligų diagnostikoje bismidinių lazerių integravimas yra principinis.

Juk norime kuo anksčiau be ypatingų sudėtingų tyrimų aptikti pradinius organizmo pokyčius ir juos atstatyti, keisdami mitybos ar fizinio aktyvumo įpročius.

Tokie buitiniai jutikliai sujungti su dirbtiniu intelektu ir aplikacijų forma įdiegti į mūsų išmaniuosius įrenginius leis skaičiuoti ne tik žingsnius, stebėti širdies darbą ar miegą, bet ir, pavyzdžiui, sekti kraujotakos ciklą, deguonies, cukraus kiekį kraujyje ir pan.

Diabeto atveju ankstyvųjų hipoglikemijos simptomų atpažinimas leistų balansuoti organizme cukraus (insulino) kiekį ir padėtų išvengti komos.

Tokia mąstymo koncepcija, kai vaistus ar kasmetinius profilaktinius tyrimus turime papildyti ankstyvąja savistebėsena yra ne tolimos ateities, o rytdienos prevencinių technologijų koncepcija.

Nebeturime dešimtmečių savo malonumui tyrinėti medžiagas. Gyvenimo ir pažangos tempas veja mums į priekį. Ir jei ne mes, tai ryt kiti mokslininkai tą idėją realizuos, nes konkurencija – itin didelė.

– Papasakokite apie save: kur gimėte, augote, mokėtės, kas jūsų tėvai, artimieji? Kada susidomėjote mokslu?

– Gimiau ir augau Kretingoje, tekstilės desinatorės (dabar – dizainerė) ir elektriko su aukštesniuoju muzikiniu išsilavinimu šeimoje. Vasaras leisdavau kaime pas močiutę, kurios sesuo buvo vienuolė.

Su ja ir kaimelio bei atostogaujančiais miestiečių vaikais ištisas dienas būdavome bažnyčioje: puošdavome ją, patarnaudavome per mišias, klebonijoje žiūrėdavome tik atsiradusius videofilmus.

Buvome gera komanda ir pasiilgdavome vieni kitų per mokslo metus. Tėvai visą laiką bijojo, kad neišsiplepėčiau mokykloje. Ir dar nerimavo, kad netapčiau vienuole.

Svarstydama, kada ir kodėl aš pamėgau mokslą, visuomet pamenu du keistus ir smagius faktus iš ankstyvosios vaikystės, kai dar nėjau į mokyklą. Pirmiausia, prisimenu save dėstančią broliui Andriui Visatos pagrindus... vonios kambaryje. Šios patalpos sienos buvo dažytos tamsiais aliejiniais dažais, tad ant jų kreida paišydavau Saulės sistemos planetas, na, bent jau Saulę nupiešdavau viduryje ir Žemę su Mėnuliu aplink ją – tiek prisimenu.

Dar vienas įdomesnis atsakymas, kodėl tapau mokslininke, iškyla atmintyje iš laikų, kai jau lankiau vaikų darželį. Tuomet dažnai sirgdavau angina, tad tėvai palikdavo mane namie vieną.

Kad nekrėsčiau išdaigų, nes į jas buvau labai linkusi, man įjungdavo televizorių. Kad ir kaip būtų keista, bet visada pasirinkdavau žiūrėti tuo metu per televiziją transliuojamas aukštosios matematikos paskaitas neakivaizdininkams... Dar ir dabar nesuprantu tokio pasirinkimo, bet, matyt, mane labai traukė skaičiai.

Nei tėvai, nei seneliai nebuvo mokslininkai, bet buvo labai patriotiški, kūrybiški, meniški. Turbūt mamos pavyzdys kurti tekstilę, taikant chemijos žinias, ir buvo tas pasąmonės stumtelėjimas, suformavęs manyje mokslinį kūrybiškumą ir išraišką.

Mama nuo mažumės mane kartu veždavosi į visas Vilniuje ir Maskvoje vykusias meno tarybas.

Todėl gerai iš užkulisių pažinau mados pasaulį ir principus. Brolis Andrius labiau linkęs į humanitarinius mokslus, jis – dvasinio konsultavimo magistras.

– Kaip pasukote į fiziką ir nuėjote tokį ilgą kelią ligi pasaulinio lygio išradėjos?

– Mokiausi Kretingos vidurinėje mokykloje, dabartinėje Pranciškonų gimnazijoje. Labai mėgau prancūzų kalbos pamokas, matematiką, fiziką, chemiją. Labiausiai norėjau studijuoti prancūzų kalbą, bet mokytoja atkalbėjo, sakydama kad vis tiek į Prancūziją niekada neišvažiuosiu.

Gyvenimas mėgsta kuriozus: pirmoji šalis, į kurią tuoj po studijų baigimo ir Nepriklausomybės atgavimo išvažiavau, ir buvo Prancūzija.

Tada Paryžius pasirodė kaip pasakų miestas, kurio planą mintinai buvau išmokusi per prancūzų kalbos pamokas.

Studijuoti buvau nusprendusi Vilniaus valstybiniame pedagoginiame institute (dabar VDU) fizikos specialybę, bet priėmimo komisijoje man pasiūlė stoti į Astrofiziką, ir sutikau.

Specialybė pasirodė romantiška ir nesuklydau – visos studijų vasarų naktys prabėgo Molėtų observatorijoje. Studijuoti sekėsi. Visą studijų laiką gaudavau padidintą stipendiją. Baigiau studijas su „raudonu“ diplomu rankose.

Paskutiniaisiais studijų metais pasaulio mokslininkai atrado ir intensyviai tyrė įspūdingų savybių junginius – superlaidininkus (tokie, kurie esant žemai temperatūrai netenka varžos – idealūs laidininkai), todėl prof. Raimundas Dagys pasiūlė man gilintis į šias medžiagas baigiamajame darbe.

Kruopštus dar tada rankų darbas, ruošiant keraminius bandinius, mane taip užbūrė, kad panorau tęsti mokslinius tyrimus, brautis ten, kur nežinia.

Tada supratau, koks įdomus mokslininko darbas. Džiaugiuosi, kad išdrįsau paklausyti savo širdies. Dar buvau gavusi kvietimą dirbti Teorinės fizikos ir astrofizikos institute ir dėstyti Pedagoginiame institute fizikos fakultete. Pasirinkau Puslaidininkių fizikos institutą ir naujai sukurtą superlaidininkų grupę.

Studijuodama doktorantūroje 1995 m. laimėjau Prancūzijos Užsienio reikalų ministerijos stipendiją stažuotei didžiausiame Prancūzijoje CNRS mokslo centre, Grenoblio inžinerijos universiteto Medžiagotyros ir genų fizikos laboratorijoje.

Apgynusi disertaciją laimėjau ES fondų Marie Sklodowska Curie podoktorantūtos studijų stipendiją stažuotei Lenkijos mokslų akademijos Fizikos instituto Mažų dimensijų kvantinių darinių laboratorijoje (2000–2004 m). Abi šios stažuotės suteikė galimybę išsiugdyti dar tada Lietuvoje neegzistavusių technologijų kompetencijas.

Sukauptos žinios pasitarnavo, kuriant Lietuvos mokslo ir verslo partnerių technologinę kompetencijų dalinimosi platformą Saulėtekio slėnyje.

Iš Kretingos kilusi Renata Butkutė už naujausius mokslinius pasiekimus pernai LRT Metų apdovanojimuose pelnė nominaciją „Metų atradimas“.

– Ar mūsų Vyriausybė skiria pakankamai dėmesio technologijų mokslų centrams, įrangai? Ar mokslininkai glaudžiai bendrauja tarpusavyje tarptautiniu lygiu? Su kuo galime lygiuotis ar pranokti savo pasiekimais?

– Pasaulyje grupių, dirbančių su bismidais, yra apie 30. Iki pandemijos susitikdavome tarptautinėse konferencijose skirtingose šalyse aptarti pasiekimų, pasiaiškinti probleminių eksperimentų, pasidalinti patirtimi. Dabar visi labai ilgimės tų pokalbių ir planuojame kitais metais organizuoti konferenciją JAV, o 2024-aisiais Vilniuje.

Mūsų grupės veikla yra sufokusuota į taikomuosius tyrimus: artimosios infraraudonosios spinduliuotės šaltinių – mikrolazerių ir šveistukų, technologiją. Šie, lanksčiai valdomų savybių miniatiūriniai lazeriai, skirtingai nuo pasaulyje garsinančių Lietuvą didelių stacionarių lazerių, yra naujos generacijos, o jų taikymas sietinas su jutiklinėmis bevielėmis delninėmis arba stacionariomis galingomis nuotolinėmis sistemomis.

Bet labiausiai mus vilioja medicinos sritis, ji mums prasmingiausia.

Mokslas yra ne tik tarpdisciplininis, bet ir tarptautinis. Pandemija mums davė gerus įrankius bendrai veiklai: galime dažniau susitikti nuotoliniuose seminaruose ir aptarti esamą situaciją.

Glaudžiai bendrajame su JK, Prancūzijos, Vokietijos, Lenkijos mokslininkais, dalinamės savo įranga ir kompetencijomis. Taikomąja kryptimi dar juda Japonijos, Kinijos ir Vokietijos mokslo bendruomenės nariai. Esame to paties mokslinio lygio, kai kuriais aspektais juos lenkiame.

Džiaugiuosi, kad patenkame į lyderių trejetuką.

– Kokie patys naujausi Jūsų darbai?

– Šiuo metu vadovauju Europos kosmoso agentūros projektui, kurio tikslas yra sukurti bismidinius infraraudonuosius mikrolazerius, skirtus iš palydovų stebėti metano ir anglies dvideginio taršą Žemėje.

Komanda taip pat aktyviai dalyvauja Europos projekto, skirto naujų medžiagų kūrimui, jaunimo mobilumui ir mokslo verslo partnerystei, veikloje. Šį lapkritį startavęs naujas 4 metų trukmės Europos tarpvyriausybinio bendradarbiavimo mokslo ir technologijų srityje COST projektas akronimu OPERA jungia net 33 šalių mokslininkų bendruomenes.

Mes, FTMC mokslininkų komanda, gerai žinomi pasauliui dėl savo pasiekimų bismidų srityje, buvome pakviesti įsijungti į projekto koncepcijos kūrimą ir teikimą.

Nuoširdžiai džiaugiuosi, kad tarptautinė bendruomenė vertina mūsų mokslininkų kompetencijas ir pasiekimus. 

– Dar užsiimate ir švietėjiška veikla?

– Dėstau VU Fizikos fakultete bakalaurams ir magistrantams. Vadovauju studijų programai „Šviesos technologijos“, vykdomai anglų kalba. 2017 m. buvau apdovanota Rektoriaus premija už šią programą, kaip sėkmingiausiai startavusią.

Fizinių ir technologijos mokslų centre vedu moksleivių, mokytojų, verslo partnerių ir visų pageidaujančių ekskursijas, pasakoju apie švaros technologinę zoną, joje vykdomus projektus ir bendradarbiavimą su verslo partneriais.

Kartais skaitau paskaitas užsienio doktorantams ir jauniesiems mokslininkams, siekiantiems kelti kvalifikaciją mikrolazerių technologijų srityje. Nepamirštame ir Lietuvos mokytojų bei moksleivių, rengiame jiems užsiėmimus, laboratorinius darbus.

– Kuo, be fizikos dar domitės? Kiek dažnai aplankote gimtinę?

– Asmeniniame gyvenime ir moksliniame darbe siekiu balanso. Iššūkiai technologijoje kelia adrenalino lygį, nerealiai stimuliuoja kūrybą, o, uždarius laboratorijos duris, atsiveria kelionės, detektyvų pasaulis, rankdarbių ir kepinių fantazijos, namų ramybė su namiškiais ir ištikimais augintiniais.

Kretingą aplankau dažnai, ypač – vasarą. Mėgstu žemės ūkio darbus, galiu ištisą dieną praleisti darže. Mane vilioja ne derliaus gausa ar rekordai, o gamtos procesai, augalų terapija. Jau nuo vasario pradedu naują gamtos ciklą ant palangių, augindama pomidorų, agurkų, cukinijų ir moliūgų daigus. Domiuosi naujomis veislėmis, perku sėklas užsienyje.

Labai mėgstu visus gyvūnus, ramiai nepakalbinusi augintinio negaliu praeiti pro šalį. Padedu benamiams gyvūnams. Namie auginu katiną.

Renata Butkutė:

Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) Optoelektronikos skyriaus vadovo pavaduotoja, Europos mokslinių tyrimų ir technologijų asociacijos Kosmoso taikymų grupės narė, Lietuvos Respublikos ekonomikos ir inovacijų ministerijos Inovacijų ir pramonės departamento darbo grupės pasiūlymams dėl Lietuvos kosmoso plėtros koncepcijos parengimo teikti narė, Ekspertų grupės narė HORIZON 2020 FETOPEN RIA-NOVEL IDEAS FOR RADICALLY NEW TECHNOLOGIES at the Research Executive Agency (REA), Ekspertų grupės narė Lietuvos verslo paramos agentūroje.

Daugiau nei 110 mokslinių straipsnių, patento ir 150 konferencijų autorė ir bendraautorė, 30 nacionalinių ir tarptautinių projektų vykdytoja ir koordinatorė.