Prieš beveik metus prestižinę Europos mokslo tarybos 2,5 mln. eurų dotaciją, skirtą įsteigti savo laboratoriją, gavęs VU FF Taikomosios elektrodinamikos ir telekomunikacijų instituto mokslininkas prof. Mantas Šimėnas kartu su komanda jau pradėjo įgyvendinti projektą. Ateinančius penkerius metus savo laiką bei žinias skirs mokslinei idėjai, kuria patikėjo ir tarptautinė komisija.
Prieš beveik metus prestižinę Europos mokslo tarybos (angl. European Research Council, ERC) 2,5 mln. eurų dotaciją, skirtą įsteigti savo laboratoriją, gavęs Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto (FF) Taikomosios elektrodinamikos ir telekomunikacijų instituto mokslininkas prof. Mantas Šimėnas kartu su komanda jau pradėjo įgyvendinti projektą. Ateinančius penkerius metus savo laiką bei žinias skirs mokslinei idėjai, kuria patikėjo ir tarptautinė komisija, įgyvendinti – 5 tūkst. kartų padidinti elektronų paramagnetinio rezonanso (EPR) spektroskopijos jautrumą.
Mantas Šimėnas. Asmeninio archyvo nuotr.
– Lietuvoje tik ką viešėjo Europos mokslo tarybos prezidentė, profesorė dr. Maria Leptin, kuri teigė, jog dotacijos tyrėjams ir šaliai – svarbios, bet lygiai taip pat svarbu investuoti į viešojo sektoriaus mokslo bazę, kuri duoda daug naudos dar gerokai prieš tai, kai šalis tampa konkurencinga pasauliniu moksliniu lygmeniu. Ar jūs turėjote nueiti sudėtingą kelią, kad galėtumėte pretenduoti į prestižinę ERC dotaciją, į kurią pretenduoja keli tūkstančiai Europos mokslininkų?
– Aš pretendavau į ERC dotaciją savo laboratorijai įsteigti – ji skirta mokslo daktaro laipsnį įgijusiems ir kelerių metų mokslinio darbo patirties turintiems mokslininkams. Norint pretenduoti į dotaciją, svarbios stažuotės užsienyje, itin kokybiški moksliniai tyrimai, tačiau visų svarbiausia – ambicinga, proveržį kurianti, mokslinė idėja.
Mano mokslinis darbas EPR spektroskopijos srityje prasidėjo Vokietijoje, kur sėmiausi žinių apie šią metodiką. Vėliau, įstojęs į doktorantūrą VU, šias žinias atvežiau į Lietuvą, kur šis tyrimų įrankis dar nebuvo plačiai naudojamas. Po sėkmingos doktorantūros dvejus metus stažavausi Londono universiteto koledže, garsaus EPR mokslininko, kvantinių technologijų tyrėjo, prof. Johno Mortono, vadovaujamoje laboratorijoje. Ten daugiausia dėmesio skyrėme EPR spektroskopijos jautrumo didinimo tyrimams.
Jau tuomet, taikant kvantines technologijas, mums pavyko gerokai pagerinti EPR jautrumą, o tai leido keliasdešimt kartų sutrumpinti EPR eksperimentams atlikti reikalingą laiką. Tą padaryti labai svarbu, nes EPR matavimai įprastai yra labai ilgi, tačiau įsitikinome, jog galime juos reikšmingai sutrumpinti. Pavyzdžiui, nuo savaitės iki keleto valandų.
Po stažuotės Londone grįžau į Lietuvą ir iškėliau idėją, jog, pasitelkus įvairius kvantinėse technologijose naudojamus įrankius, šioje srityje galima pasiekti dar didesnį proveržį. Ėmiausi projekto „EPR jautrumo didinimas naudojant dviejų modų mikrobangų rezonatorius ir itin žemo triukšmo mikrobangų stiprintuvus (angl. Strongly Enhanced Sensitivity EPR through Bimodal Resonators and Quantum Limited Amplifiers, Strong-ESPRESSO)“, kuris ir sulaukė Europos mokslo tarybos pripažinimo.
– Kuo sudėtingi EPR tyrimai?
– Projekte numatyti EPR tyrimai ir metodikos vystymas – išties labai sudėtingi. Mūsų tikslas – panaudoti dviejų modų mikrobangų rezonatorius ir kvantinės ribos mikrobangų stiprintuvus, kurie plačiai naudojami kvantinių technologijų srityje, pavyzdžiui, kuriant kvantinius kompiuterius.
Norint naudoti šiuos mikrobangų stiprintuvus, būtinos labai žemos temperatūros. Įsigysime milikelvinų šaldymo įrangą, skirtą stiprintuvams atšaldyti. Milikelvinai – temperatūra, artima pačiai žemiausiai įmanomai temperatūrai – ji daug kartų žemesnė nei, pavyzdžiui, atviro kosmoso temperatūra. Įsigyta speciali šaldymo įranga bus unikali visame regione. Neabejoju, jog ji atvers plačias kvantinių technologijų tyrimų ir tobulinimo galimybes Lietuvoje.
Kaip rodo mūsų skaičiavimai, šio projekto metu galime iki 5000 kartų sutrumpinti EPR eksperimentų laiką, sukuriant akivaizdų proveržį šioje mokslo srityje.
– Ar didelė komanda dirba kartu su jumis?
– Šiuo metu formuoju komandą. Į ją įtraukiau žmones, kurie jau anksčiau dirbo kartu, yra sukaupę patirties EPR srityje. Taip pat ieškau naujų entuziastingų tyrėjų, kurie norėtų prisijungti prie mano komandos.
– Koks yra galutinis jūsų projekto tikslas? Kokio proveržio jūs siekiate?
– EPR spektroskopija – aktuali daugeliui tyrimų ir pramonės sričių, nes pasitelkus šį įrankį galima tirti įvairius reiškinius molekuliniame lygmenyje. Mūsų įgyvendinami šios metodikos patobulinimai ateityje galėtų būti pritaikomi biologijoje, pavyzdžiui, tiriant baltymų struktūras.
Ieškant naujų vaistų, būtina žinoti, kaip atrodo baltymas, kurį vaistai galėtų paveikti – tokiais atvejais EPR spektroskopija gali pasitarnauti nustatant baltymo konformaciją. Kita itin plati tyrimų sritis – katalitiniai procesai, kuriuos taip pat galima tirti EPR spektroskopija. Tokie procesai yra cheminės pramonės pagrindas, todėl jų geresnis supratimas bei optimizavimas leistų sutaupyti itin daug energijos resursų.
EPR spektroskopija taip pat gali būti panaudojama ir įvairių daugiafunkcių, kvantinėms technologijoms skirtų, ir kitokių medžiagų, pavyzdžiui, saulės elementų, puslaidininkių tyrimams. Pagreitinus EPR matavimus, būtų galima atlikti daugiau mokslui ar verslui vertingų tyrimų bei charakterizuoti medžiagas, kurių, dėl nepakankamo šio metodo jautrumo, iki šiol negalima tirti.
Penkeri metai, skirti šiam projektui, yra laikotarpis, kada visą savo laiką ir dėmesį su komanda galėsime skirti moksliniams tyrimams – tai išties palengvina tyrėjų kasdienį darbą. Labai svarbu ir tai, jog nemažą ERC dotacijos lėšų dalį galime skirti pažangiai laboratorijos įrangai. Mano minėta milikelvinų šaldymo įranga kainuoja apie milijoną eurų. Ją, projektui pasibaigus, galėsime naudoti ir ateities tyrimams kvantinių technologijų bei kitose srityse.
– Kalbant apie Lietuvos mokslo tarybos (LMT) finansuojamus mokslinius tyrimus, kaip jie padeda siekiant proveržio įvairiose srityse?
– Prieš metus sėkmingai pabaigiau vadovavimą mokslininkų grupių projektui, kurį finansavo LMT. Šiame projekte kartu su kolegomis mokslininkais tyrėme hibridinių perovskitinių medžiagų, naudojamų saulės elementų gamybai, dielektrines ir struktūrines savybes.
Tik ką sužinojau, jog bus finansuojamas dar vienas Paskirtinės programos „Informacinės technologijos mokslo ir žinių visuomenės plėtrai“ projektas. Jo metu mes tyrinėsime medžiagas, kurios galėtų būti naudojamos kvantinių technologijų plėtrai.
LMT projektų finansavimas nėra tokio dydžio kaip ERC dotacijos, tačiau šie projektai išties padeda įgyvendinti mažiau ambicingus, bet dažnai taip pat labai svarbius tyrimus.
– Jūs esate fizikas – kodėl jus sudomino būtent ši sritis?
– Mokykloje man patiko tikslieji mokslai. Skaičiau nemažai mokslo populiarinimo knygų, tokių kaip Stepheno Hawkingo „Visata riešuto kevale“. Tuomet suvokiau, kad apie pasaulį, kuriame mes gyvename, suprantu labai nedaug.
Fizika tuomet man atrodė viena iš galimybių išsiaiškinti, kas gi vyksta gamtoje ir visatoje. Tas noras tapo mano varomąja jėga, ypatingai pradėjus domėtis kvantine fizika, kuri aprašo labai mažų objektų – atomų ir molekulių – pasaulio reiškinius.
Pradėjęs studijuoti fizikos mokslus, natūraliai rinkausi mokslininko karjerą. Dar pirmame studijų kurse ėmiausi mokslinių tyrimų profesoriaus akademiko Jūro Banio vadovaujamoje laboratorijoje, kur ir susidomėjau magnetinio rezonanso tyrimais. Kaip jau minėjau, tuo metu panašūs tyrimai Lietuvoje nebuvo atliekami, todėl magistro studijų metu stažavausi Leipcige. Ten išmokau naudotis EPR spektrometru, vėliau ši metodika atsirado ir Lietuvoje. Šie moksliniai tyrimai galiausiai mane atvedė į ERC dotaciją.
– Ar galima sakyti, kad fizikos mokslas keičiasi?
– Nemanau, kad fizika fundamentaliai stipriai keičiasi, žinoma, tyrimai sudėtingėja, nes viskas, kas lengvai atrandama – jau padaryta. Anksčiau fizika buvo labiau siejama su fundamentiniais tyrimais, dabar vykdoma daug taikomųjų tyrimų, tačiau fundamentinių tyrimų svarba išlieka ir išliks ateityje.
Kalbant apie kvantines technologijas, proveržis kvantinių kompiuterių ir simuliatorių srityje gali gerokai prisidėti prie naujų fizikos atradimų.
– Ar jaunieji mokslininkai šiandien turi daugiau galimybių vykdyti mokslinius tyrimus?
– Manau, kad Lietuvoje pasirinkus mokslininko profesiją galimybių tikrai netrūksta. Ypatingai, jeigu yra noro, motyvacijos, doktorantūros metu pavyksta pasiekti gerų rezultatų, publikuoti kokybiškų mokslinių straipsnių.
Galima pretenduoti į nacionalinį ir tarptautinį projektinį finansavimą, pavyzdžiui, Marie Skłodowskos-Curie dotaciją, kurią aš taip pat esu gavęs. Lietuvoje taip pat veikia įvairūs fondai, pavyzdžiui, VU ir MJJ fondai, kurie skatina jaunus tyrėjus. LMT taip pat finansuoja podoktorantūros stažuotes. Taigi, yra įvairių galimybių mokslininko karjerą kurti Lietuvoje ir grįžus iš užsienio, svarbus noras ir iniciatyvumas.
Europos Sąjungos mokslinių tyrimų ir inovacijų lyderystę pasaulyje užtikrinančioje „Europos horizonto“ programoje (2021–2027 m.) ERC biudžetas siekia 16 mlrd. eurų – tai yra didžiausia pažangius mokslinius tyrimus finansuojanti institucija Europos Sąjungoje.
2024 metais ERC dotaciją pradedantiesiems mokslininkams (angl. European Research Council Starting Grant) laimėjo ir VU Gyvybės mokslų centro (GMC) tyrėjas dr. Patrickas Pauschas. Iki tol vienintelė Lietuvoje ERC dotacija pradedantiesiems mokslininkams buvo paskirta VU GMC tyrėjui dr. Stephenui Knoxui Jonesui.
Šią dotaciją yra gavę ir prof. dr. Saulius Klimašauskas bei prof. dr. Giedrė Motuzaitė Matuzevičiūtė Keen.
Šiemet prestižinę Europos mokslo tarybos (ERC) įsitvirtinančių mokslininkų dotaciją pelnė Vilniaus universiteto (VU) Gyvybės mokslų centro (GMC) Biomokslų instituto ir EMBL partnerystės instituto mokslininkė prof. Urtė Neniškytė.
