Lapkričio mėnesį vienas pačių įtakingiausių pasaulio optikos žurnalų, „Nature“ grupei priklausantis „Light: Science & Applications“ paskelbė Fizinių ir technologijos mokslų centro Optoelektronikos ir Fundamentinių tyrimų skyriaus mokslininkų bendrą darbą „Terahertz structured light: nonparaxial Airy imaging using silicon diffractive optics“, skirtą terahercinės struktūrinės šviesos generavimui, naudojant plokščius fotoninius elementus, ir jos taikymui, vaizdinant objektus ir dvimates medžiagas.Lapkričio mėnesį vienas pačių įtakingiausių pasaulio optikos žurnalų, „Nature“ grupei priklausantis „Light: Science & Applications“ paskelbė Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) Optoelektronikos ir Fundamentinių tyrimų skyriaus mokslininkų bendrą darbą „Terahertz structured light: nonparaxial Airy imaging using silicon diffractive optics“, skirtą terahercinės (THz) struktūrinės šviesos generavimui, naudojant plokščius fotoninius elementus, ir jos taikymui, vaizdinant objektus ir dvimates medžiagas, rašoma FTMC parengtoje publikacijoje.
Optiniai elementai / FTMC nuotr.
„Mūsų komandai pavyko be lęšių, o tik naudojant silicio optikos elementus – fazines ir zonines plokšteles, sugeneruoti struktūrinę terahercinę spinduliuotę ir ją sėkmingai pritaikyti vaizdinimo reikmėms. Dar daugiau, naudodami tik silicio optiką, sugeneravome ir palyginome įvairius THz šviesos pluoštus: Gauso, Beselio ir Airy. Ir tokiu būdu įrodėme, kad struktūrinės šviesos Airy pluoštai tinka ir grafeno sluoksnių kokybės kontrolei, taip pat – daug geriau nei kiti, tinka vaizdinimo reikmėms, o tai galėtų paskatinti THz mikroskopijos vystymąsi“, – kalbėjo FTMC prof. Gintaras Valušis, didžiuodamasis centro mokslininkų pasiekimais.
„Mes labai džiaugiamės šiais mūsų gautais rezultatais ir tuo, kad jie paskelbti aukščiausio lygio moksliniame „Nature“ grupės žurnale. Mums pavyko čia „sujungti“ dešimtmetį Optoelektronikos skyriuje kauptas THz vaizdinimo eksperimentines kompetencijas su dr. Sergejaus Orlovo grupės patirtimi modeliuojant optinius pluoštus. Mums pavyko sukonstruoti ir lazerinio apdirbimo metodu pasigaminti tokį silicio lęšį, kuris suvaldo šviesą taip, jog galime pamatyti už kampo ar kliūties esančius daiktus, tai yra ypač svarbu įvairiems taikymams. Kadangi vaizdinimo sistemos turi būti kompaktiškos ir patogios naudoti, būtent silicio optika ir leidžia tai pasiekti, atsisakant įprastų masyvių veidrodžių“, – sakė G. Valušis.
S. Orlovas pabrėžė dar kitą svarbų aspektą: „Šis tyrimas yra nuostabus pavyzdys to, kaip pasauliniu mastu reikšmingi atradimai gali būti daromi Lietuvoje, jei tam pakanka atskirų aukšto lygio grupių noro. Seniai yra kalbama apie aukšto lygio Lietuvos mokslininkų kvalifikaciją, esančią skirtinguose centruose ir laboratorijose, tačiau tos mokslinės kvalifikacijos nepakanka tam, kad pasaulinio masto tyrimas būtų atliktas vienoje laboratorijoje ar mokslo centre.Mano akimis šis straipsnis yra tos sėkmės, kurią galime pasiekti, pavyzdys, jei Lietuvos mokslininkai susivienija ties sudėtingesniu darbu.
Aš pamenu, kaip kalboje su dr. Linu Minkevičiumi, pasiūliau idėją sukurti dizainą ir pagaminti tokį fotoninį elementą eksperimentui atlikti ir kaip kolega Linas sureagavo: „Kada matuojame?“ Aš, žinoma, tikiuosi, kad šis skirtingų FTMC skyrių bendras darbas bus vaisingas ir ilgalaikis, kadangi prof. G. Valušiui sukoordinavus susibūrė pajėgi komanda iš Fundamentinių tyrimų skyriaus mokslininkų, kuriančių plokščios optikos elementus, iš Optoelektronikos skyriaus eksperimentatorių, mėgstančių tobulinti vaizdų užrašymo sistemas bei Vilniaus universiteto žmonių, galinčių sukurti jautrius THz spinduliuotės jutiklius konkretaus taikymo reikmėms.“
Optiniai elementai / FTMC nuotr.
S. Orlovas kaip svarbų rezultatą išskyrė tai, kad buvo įrodyta, kad apšvietimas, sukurtas naudojant kubines fazes, gali būti pranašesnis už tą, kuris sukurtas naudojant linijinius fazės elementus, nors skirtumai yra subtilūs ir tikrai reikalauja atskiro tyrimo. Toks apšvietimas turi įdomių savybių – jis nėra difraguojantis.
„Mūsų atveju, mes generavome vadinamajį Airy spindulį, kuris yra ne tik nedifraguojantis, bet ir sklindantis ne tiesia linija. Tiesą sakant, jis gali plisti įvairiais netiesiais keliais – paraboliniais, hiperboliniais, atvirkštiniais ir kt. Būtent tos savybės leido vaizdinti už kampo paslėptus objektus. Vieni iš svarbiausių fotoninio vaizdo parametrų – raiška ir kontrastas. Visų pirma, tai reiškia struktūrų ir objektų subtilumą, kurį galime atpažinti vaizde. Vėliau tai parodo, kaip gerai vaizdas gali būti ištrauktas iš foninio signalo. Keista, bet struktūrinis neparaksinis THz apšvietimas nuolatos pranoko įprastą nestruktūrinį apšvietimą, siūlydamas geresnį kontrastą ir skiriamąją gebą“, – sakė mokslininkas.
Rusnė Ivaškevičiūtė-Povilauskienė išskyrė dar vieną šios publikacijos savybę: „Įdėjom visą širdį ir skyrėm tam beprotiškai daug laiko. Faktas, jog čia yra tikrai geriausias mūsų darbas, kurį berašant susikūrė nuostabi chemija tarp bendraautorių, todėl ties čia nesustojame ir jau dabar dirbame ties kitu straipsniu. Mūsų atliktas darbas tik parodo, jog fizika visomis prasmėmis gali būti magiška.“
FTMC nuotr.
Pasak tyrimą atlikusių mokslininkų, THz elektromagnetinių bangų diapazonas, kurio dažniai yra 1000 kartų didesni už mobiliųjų telefonų veikimo dažnius, yra akiai nematoma šviesa, bet turi daug pranašumų, palyginti su matomos šviesos diapazonu, todėl ir atveria daug galimų pritaikymų, ypač saugumo ir telekomunikacijų srityse.
L. Minkevičiaus teigimu, pavyko kilstelti THz vaizdinimo sistemų kūrimą į naujos kokybės lygmenį apjungiant pluošto formavimo metodus bei parodyti, kad kompaktiškos vaizdinimo sistemos, naudojančios struktūrinę šviesą, turi visą eilę pranašumų prieš įprastinę šviesą naudojančias sistemas. Džiaugsmo prideda ir tai, kad visa straipsnį kūrusi komanda yra lietuviška, o pasiektas rezultatas bus puikiai matomas visame pasaulyje.
„Tad tebūna šviesa! Būtina ne tik kasdieniams tikslams ir įvairioms reikmėms, bet ir akiai nematomame diapazone, leidžiančiame atskleisti paslėptus nepermatomų objektų bruožus ir patikrinti naujoviškų medžiagų savybes“, – poetiškai šypsodamasis teigė S. Orlovas.
„Iš kitos pusės, patį tyrimą lydėjo ir ypatingas mokslinis entuziazmas, ir kūrybinė dvasia; kažkas sunkiai apčiuopiamo, bet nepaprastai veržlaus pleveno dirbant tiek laboratorijoje, tiek kartu analizuojant rezultatus, tiek kuriant straipsnio tekstą. Man atrodo, kad tai buvo vienas iš esminių sėkmės komponentų. Pati nauja mokslinė idėja „vežė pirmyn“, tad mes itin džiaugiamės, kad žurnalo recenzentai pristatė šį FTMC komandos darbą kaip vieną iš priešakinių (angl. „cutting edge“), kuriant naujos kartos THz vaizdinimo sistemas“, – FTMC tyrėjų komandos publikuotų tyrimų sėkme džiaugėsi G. Valušis.
