Wymiana naukowa pomaga w budowie nanotechnologicznego lasera

Dokładniejsze modelowanie interakcji lasera z materią, prowadzone w ramach finansowanego przez UE projektu ATLANTIC, może zaowocować nowymi zastosowaniami przemysłowymi i pomóc Bułgarii stać się ważnym ośrodkiem badawczym w tej dziedzinie.

Badania podstawowe

W przyrodzie nanoskalowe struktury na powierzchni materiałów nadają im takie właściwości, jak jaskrawe kolory skrzydeł motyla czy hydrofobowe właściwości liścia lotosu. Naukowcy mogą odtworzyć ten proces w laboratorium za pomocą intensywnych impulsów światła laserowego, tworząc nowe materiały o pożądanych właściwościach. „Technologia laserów krótkoimpulsowych może pomóc w stworzeniu rozwiązań dla wielu zastosowań przemysłowych”, wyjaśnia koordynatorka projektu ATLANTIC Tzveta Apostolova z Nowego Uniwersytetu Bułgarskiego. „Obejmują one mikroobróbkę biopolimerów i stopów metali do produkcji stentów medycznych, usuwanie cienkich warstw z ogniw słonecznych, wykonywanie mikroprzelotek na płytkach drukowanych, a także tworzenie nanostruktur wykorzystywanych do przechowywania pamięci w komponentach elektronicznych i implantach kostnych”. Same nanostruktury znajdują zastosowanie w implantach kostnych i dentystycznych, w procesach przyspieszania cząstek oraz do budowy pamięci w podzespołach elektronicznych.

Badanie efektów światła laserowego w nanoskali

Projekt ATLANTIC, wspierany przez program działań „Maria Skłodowska-Curie”, miał na celu wzmocnienie bułgarskiej i, szerzej, europejskiej doskonałości w tej dziedzinie, przede wszystkim poprzez stworzenie światowej sieci naukowców i wspieranie wymiany akademickiej. Wśród krajów uczestniczących w projekcie znalazły się Argentyna, Japonia i Uzbekistan, a także kilka państw członkowskich UE. W ramach projektu około 40 doświadczonych, jak i początkujących naukowców podróżowało i pracowało przez kilka miesięcy w różnych instytucjach. Umożliwiło im to poznanie różnych środowisk kulturowych i wymianę pomysłów. Jednym z głównych celów było opracowanie i przeszkolenie naukowców w zakresie nowych technik symulacji kwantowej, które pozwolą lepiej przewidywać wpływ światła laserowego w nanoskali na materiał. „Zależało nam, aby rozwinąć te techniki i przenieść je na wyższy poziom”, mówi Apostolova. „Ostatecznym celem jest wykorzystanie mocy predykcyjnej tych teoretycznych technik kwantowych w modelach stosowanych potencjalnie przez firmy i zespoły zajmujące się inżynierią laserową”.

Współpraca globalnych społeczności naukowych

Wspólne prace prowadzone w ramach projektu zaowocowały publikacją szeregu artykułów, które pomogły w lepszym naukowym zrozumieniu tego, jak materiały reagują na promieniowanie laserowe. Może to utorować drogę do powstania nowych zastosowań przemysłowych w takich dziedzinach jak fizyka laserowa, chemia, biologia i farmaceutyka. Zdaniem Apostolovej główną korzyścią płynącą z projektu była wymiana badawcza. „Pokazała ona, jak ważna jest komunikacja między społecznościami naukowymi, szczególnie w czasach poważnych zawirowań geopolitycznych”, dodaje. „Zasadnicze znaczenie dla projektu miała interdyscyplinarność i udało nam się zgromadzić ekspertów w dziedzinie fizyki materiałów, chemii kwantowej, inżynierii materiałowej i obróbki laserowo-materiałowej”. Dla wielu badaczy na wczesnym etapie kariery wyjazdy te były pierwszymi doświadczeniami naukowymi zdobytymi poza krajem ojczystym. „Były to niezwykle ważne doświadczenia”, stwierdza Apostolova. „Mamy nadzieję, że wymiana ta będzie stanowić katalizator dla przyszłych inicjatyw w duchu projektu ATLANTIC”. Przyszłe inicjatywy mogą dotyczyć na przykład dalszego rozwoju teoretycznego modelowania interakcji między laserem a materią oraz lepszego zrozumienia nanoskalowych zjawisk, które jak na razie pozostają niewyjaśnione.

Laboratoria eksperymentalne i symulacyjne w Bułgarii

Obecnie celem Nowego Uniwersytetu Bułgarskiego jest kontynuowanie tych działań poprzez dalszą współpracę ze społecznościami naukowymi z różnych krajów Europy. „Bardzo by nas ucieszyło, gdyby efektem było utworzenie w Bułgarii niewielkich laboratoriów”, mówi Apostolova. „Dzięki temu młodzi naukowcy mogliby prowadzić najnowocześniejsze eksperymenty i modelowanie interakcji między laserem a materią właśnie tutaj. Nasi młodzi naukowcy są kompetentni i ambitni, a projekty takie jak ATLANTIC są naprawdę ważne. Mogą wzmocnić kompetencje badawcze kraju w potencjalnie lukratywnej dziedzinie. Globalna branża technologii laserowej została niedawno wyceniona na 20 miliardów euro, a do końca 2034 r. jej wartość ma sięgnąć 33,1 miliarda euro.