Ryškiausios mokslo ir technologijų pasaulio asmenybės, savo sričių pionieriai ir didžiausių mokslinių proveržių autoriai kovo 14–17 d. atvyksta į Vilniuje vyksiančią tarptautinę studentų fizinių ir gamtos mokslų konferenciją „Open Readings 2017“. Organizatoriai kviečia susipažinti su jais iš arčiau.Ryškiausios mokslo ir technologijų pasaulio asmenybės, savo sričių pionieriai ir didžiausių mokslinių proveržių autoriai kovo 14–17 d. atvyksta į Vilniuje vyksiančią tarptautinę studentų fizinių ir gamtos mokslų konferenciją „Open Readings 2017“. Organizatoriai kviečia susipažinti su jais iš arčiau.
Molekulinės mašinos, pelniusios Nobelio premiją
2016 m. Nobelio premija chemijos srityje skirta už „molekulinių mašinų suprojektavimą ir sintezę“. Šią premiją pasidalino Jean-Pierre`as Souvage, seras Fraseris Stoddartas ir Benas Feringa. Būtent B. Feringa skaitys paskaitą Nacionaliniame fizinių ir technologijos mokslų centre.
B. Feringa yra laikomas vienu produktyviausių ir kūrybingiausių pasaulio chemikų, kuris padėjo pakelti šią mokslo šaką į naują lygmenį. Dar 1999 m. jam ir jo kolegoms kilo mintis sukurti robotą, kurio aukštis būtų tūkstančius kartų mažesnis už plauko skersmenį. Tokio dydžio robotas veiktų lyg mašina, laisvai judėdamas ir atlikdamas daugybę funkcijų mūsų vidinėse ląstelėse.
Profesoriaus iš Olandijos pirmtakai sukūrė tokio roboto pamatines sudedamąsias dalis: katenanus ir rotaksanus. Katenanus sudaro dviejų žiedinių molekulių grandinėlės, o rotaksanų molekulės savo geometrija primena ašį, ant kurios gali būti uždedamos minėtos žiedinės molekulės. Nors toks miniatiūrinis robotas patrauklus, jis buvo stacionarus. Čia pagrindinį vaidmenį suvaidino būtent B. Feringa. Jis sugalvojo, kaip tokį robotą priversti judėti.
B. Feringos sprendimas buvo netikėtas, nes jis pasinaudojo dviguba molekuline jungtimi. Ši įprastai nesisuka aplink savo ašį, nes yra sudaryta taip, kad bandant pasukti vieną molekulės fragmentą, ryšys nutrūksta.
Tačiau mokslininkas tai įgyvendino molekulę veikdamas išorine didelės energijos ultravioletine šviesa. Įspūdingiausia yra tai, kad toks molekulinis variklis yra pajėgus judinti objektą, kuris savo matmenimis yra net dešimt tūkstančių kartų didesnis už jį patį. Eksperimento metu B. Feringa patalpino molekulinius variklius į skystąjį kristalą. Procentinė variklių dalis kristale buvo nedidelė, siekė tik apie vieną procentą. Nepaisant to, ant kristalo paviršiaus padėjęs stiklinį cilindrą ir paveikęs skystąjį kristalą ultravioletine šviesa, mokslininkas stebėjo cilindro sukimąsi, vykusį būtent dėl molekulinių variklių judėjimo. Šiuo metu eksperimentai sėkmingai tęsiami su nanodalelėmis ir kitais mažais objektais.
Nors molekuliniai varikliai yra dar tik ankstyvojoje savo vystymosi stadijoje, galima įžvelgti analogiją su elektriniais varikliais. Taigi matomas milžiniškas potencialas: molekulines mašinas bus galima panaudoti kuriant naujas medžiagas, jutiklius ir energijos saugojimo sistemas. Šis pasaulinio lygio proveržis bus taikomas dideliu tikslumu tiekiant vaistus į sunkiai pasiekiamas žmogaus kūno sritis. B. Feringos atradimas – raktas nanomašinų ir nanorobotų eros link.
Pasaulio pažinimas naujų dalelių beieškant
Prieš beveik dešimt metų pasaulis su milžinišku susidomėjimu stebėjo Didžiojo hadronų greitintuvo (LHC) paleidimą. Tuomet šiuo projektu buvo siekiama atskleisti vieną didžiausių fizikos mįslių: ar egzistuoja vadinamoji „dieviškoji dalelė“, kuri padėtų suvokti Visatos prigimtį bei rasti atsakymus į daugelį kitų klausimų. Dabar žinoma, kad „dieviškoji dalelė“ (Higso bozonas) tikrai egzistuoja, bet tyrimai nesibaigia. Prie viso to stipriai prisidėjo ir į dar neatsakytus klausimus atsakymų ieško buvęs ilgametis CERN teorinio skyriaus vedlys Johnas Ellisas.
J. Ellisas – universalus daugelio sričių specialistas, savo moksliniame kelyje labai daug laiko skyręs dalelių fizikai, didelį indėlį palikdamas tiek astrofizikos, tiek kosmologijos ir net kvantinės gravitacijos srityse.
Nors J. Ellisas – vienas garsiausių ir daugiausia cituojamų teorinės fizikos atstovų pasaulyje, dauguma jo mokslinių straipsnių yra susiję su eksperimentais. Šis genialus fizikas stato tiltus tarp teorinio ir eksperimentinio darbo, interpretuodamas naujausių tyrimų rezultatus, ieškodamas egzotinių dalelių. Kuomet visas pasaulis bandė surasti Higso bozoną, J. Ellisas pasiūlė naują procesą – Higso spinduliavimą. Pagal mokslininką, Higso spinduliavimo metu Higso bozonas yra spinduliuojamas iš laikinojo Z bozono. Ši mintis buvo kertinis akmuo ir tartum raktas leido pagaliau atrasti Higso bozoną didžiajame elektronų-pozitronų priešpriešinių srautų greitintuve 2011 metais.
Milžiniškame žiediniame greitintuve, sudarytame iš daugybės magnetų, krūvį turinčios dalelės nukreipiamos apskrita trajektorija. Dalelės pagreitinamos, elektronai su protonais susiduria ir anihiliuoja sukurdami laikinąsias daleles: fotonus ir Z bozonus. Šios laikinos dalelės beveik akimirksniu skyla į kitas elementariąsias daleles, kurios fiksuojamos milžiniškais dalelių detektoriais.
J. Ellisas kasdien palieka vis didesnį indėlį į žmonijos žinių bagažą. Be minėtų atradimų jis sugebėjo įžvelgti sąsają tarp dalelių fizikos ir kosmologijos, taip sukurdamas naują fizikos sritį – dalelių astrofiziką. Supersimetriniai modeliai, jų sąsaja su tamsiąja medžiaga, kvantinė gravitacija, stygų teorija, dalelių astrofizika – visa tai yra jo tyrimų sritys.
THz spinduliuotė – saugesnio pasaulio link
Terahercinių (THz) spindulių technologija – viena nuostabiausių šio amžiaus technologinių krypčių. Nors žmogaus akimi nematoma spinduliuotė atrasta prieš šimtmetį, tik dabar mokomasi, kaip ją teisingai išnaudoti. THz pasyvaus vaizdo formavimo technologija gali nustatyti objektus pagal jų savaime skleidžiamus spindulius. Ši technologija vystėsi lėtai, nes THz spindulius nėra lengva detektuoti. Juos greitai sugeria vandens molekulės, kitaip tariant, vaizdinimo kokybė stipriai priklauso nuo vandens kiekio ore. Būtent ši priklausomybė buvo ilgai laikoma technologijos Achilo kulnu. Tačiau šis trūkumas įveiktas pažvelgus į problemą kitu kampu.
Xi-Cheng Zhang – kinų-amerikiečių fizikas, kurio tyrimai susiję su THz spinduliuotės generavimu, detekcija ir taikymais. Daugiau nei 29 patentų savininkas taip pat yra ir NATO Jutiklių ir Elektronikos Technologijų grupės pirmininkas. Jis pasiūlė netikėtą sprendimą, kaip nuotoliniu būdu galima būtų detektuoti THz spinduliuotę, skleidžiamą objektų, vandens garams jos dar nesugėrus. Xi-Cheng Zhang pasitelkė paprastą gudrybę – jis panaudojo ne vieną, o du lazerio pluoštus, juos nukreipdamas į sritį prie pat objekto.
Šis sprendimas leido sukurti vaizdo kameras, kurios gali aptikti ginklus, narkotikus, sprogmenis ir kitas pavojingas medžiagas, paslėptas po daiktais ar žmogaus rūbais net keliasdešimties metrų atstumu.
Kova su vėžiu panaudojant nanodaleles
Vėžys yra viena opiausių ir skaudžiausių šių laikų problemų. Ši liga gali pažeisti bet kurį organą ir audinį, o efektyvus gydymas lig šiol nėra atrastas. Inovatyvią metodiką siūlo bioinžinierė, nanotechnologijų srities pionierė ir „Nanospectra Bioscences“ įmonės steigėja Naomi Halas.
Jau dešimtmetį N. Halas vysto fotošilumines terapijas, gydančias nuo vėžio ir kitų susirgimų. Šiuo metodu kovojant su vėžiu naudojami lazeriai, bet didelės energijos spinduliuotė turi būti preciziškai valdoma, kad nepažeistų aplink naviką esančių sveikų ląstelių. N. Halas įveikė šį barjerą sukūrusi naujos rūšies nanodaleles – mažus stiklinius nanoapvalkalus, padengtus aukso sluoksniu. Tokių nanodalelių optinės savybės yra itin patrauklios biotechnologijų taikymuose.
Skirtingų formų ir dydžių aukso nanodalelės gali sugerti infraraudonąją šviesą, o būtent ši šviesos spektro dalis lengvai prasiskverbia per mūsų audinius, nepažeisdama sveikų ląstelių. N. Halas pirmuosius eksperimentus atliko su vėžiu sergančiomis pelėmis. Mokslininkė parodė, kad nanodalelės kaupiasi srityje aplink naviką. Šią sritį veikiant spinduliuote, nanodalelės sugeria šviesą ir generuojama šiluma sušildo naviko ląsteles. Sušilusios iki tam tikros temperatūros (apytiksliai 55 laipsnių), naviko ląstelės miršta, o aplink esančios lieka nepažeistos. Be to, atsiveria ir vaistų transportavimo galimybė: sušildžius nanodaleles galima išleisti jose esančius vaistus prie pat naviko nenaudojant chemoterapijos, kas palengvintų gydymo procesą.
Konferencija atvira visiems mokslo entuziastams
Konferencijoje dalyvaus ne tik minėti, bet ir kiti gerai mokslo pasaulyje žinomi asmenys: „Tūkstantmečio technologijų premijos“ laureatas, Amerikos mokslininkų draugijos įvertintas vienu iš 50 geriausiųjų pasaulio mokslininkų ir vienas iš daugiausiai cituojamų chemikų – inovatyvių saulės elementų išradėjas Michaelas Graetzelis, su kuriuo siejama saulės energetikos ateitis. Taip pat atvyks naujo tipo šviesolaidžių išradėjas Philipas Russellas bei vienas pagrindinių genų redagavimo bendruomenės narių Robinqw Lovellqw-Badge`as.
Pranešimus skaitys bei savo darbus taip pat pristatys daugiau nei 300 studentų ir jaunųjų mokslininkų iš daugiau nei 15 skirtingų Europos šalių.
Pasiklausyti pranešimų ir dalyvauti diskusijose kviečiami visi mokslo entuziastai, dalyvavimas nemokamas.
Konferencija vyks kovo 14–17 d. Nacionaliniame fizinių ir technologijos mokslų centre, Vilniuje.
