Fizika kuria ateities technologijas

Viena įdomiausių tokių medžiagų tipų yra feroelektrikai. Jie gali būti perjungiami elektriniu lauku ir ilgai išsaugo pasirinktą būseną. Būtent todėl mokslininkai ketina kurti naujos kartos kompiuterių atmintis, kurios būtų greitesnės, sunaudotų mažiau energijos ir neprarastų duomenų, net išjungus maitinimą. Pastaraisiais metais pasaulyje daug dėmesio sulaukė feroelektrinių medžiagų panaudojimas neuromorfiniuose kompiuteriuose – sistemose, kurios veikia panašiau į žmogaus smegenis nei tradiciniai kompiuteriai.

Ne mažiau svarbios yra ir pjezoelektrinės medžiagos. Jas suspaudus ar deformavus, atsiranda elektros krūvis. Tikriausiai daugelis jūsų esate naudoję dujinį žiebtuvėlį, kuriame kibirkštis sukuriama būtent dėl pjezoelektrinio efekto. Tačiau šių medžiagų galimybės daug platesnės. Jos naudojamos ultragarsiniuose medicinos prietaisuose, automobilių jutikliuose, išmaniuosiuose telefonuose ir net konstrukcijų būklės stebėjimo sistemose.

Dar viena perspektyvi kryptis – „protingi“ kompozitai. Tai kelių skirtingų medžiagų deriniai, kuriuose įprastos mechaninės savybės papildomos gebėjimu „jausti“ aplinką. Įsivaizduokime lėktuvo sparną, kuris pats aptinka atsiradusį įtrūkimą ir perduoda informaciją techninei sistemai. Tokios technologijos jau kuriamos aviacijoje ir kosmoso pramonėje. Šios medžiagos labai pravers ir ateities energetikos sistemose. Mokslininkai kuria sistemas, surenkančias energiją iš žmogaus judesių, vibracijų ar temperatūros skirtumų. Pavyzdžiui, tokie nešiojami jutikliai galėtų veikti be baterijų, energiją gaudami tiesiog iš kūno šilumos ar judesių. Tai ypač aktualu vystant išmaniąją mediciną ir daiktų interneto technologijas.

Prie šių tyrimų aktyviai prisideda ir Lietuvos mokslininkai. Vilniaus universiteto Fizikos fakultete atliekami feroelektrinių, pjezoelektrinių bei kompozitinių medžiagų tyrimai. Ieškoma būdų pagerinti jų elektrines savybes ir pritaikyti naujos kartos elektronikos įrenginiuose. Lietuvos fizikai bendradarbiauja su tarptautiniais mokslinių tyrimų centrais, o mūsų šalies mokslininkų darbai publikuojami prestižiniuose pasaulio žurnaluose.

Kosmoso tyrimai taip pat neapsieina be „protingų“ medžiagų. NASA programose naudojami pažangūs kompozitai, apsaugantys erdvėlaivius nuo ekstremalių temperatūrų ir mechaninių apkrovų. Ateityje tokios medžiagos gali būti naudojamos Mėnulio bazėse, Marso misijose ar net savarankiškai prisitaikančiuose kosminiuose kostiumuose. Dažnai sakoma, kad XXI amžius priklausys dirbtiniam intelektui. Tačiau dirbtinis intelektas negalėtų egzistuoti be naujų medžiagų, iš kurių gaminami vis galingesni, greitesni ir taupesni įrenginiai. Ateities technologijas lems ne tik programinė įranga, bet ir fizika.

Mokslas, kuriantis medžiagas, gebančias jausti, reaguoti ir net „atsiminti“. Galbūt po kelių dešimtmečių mūsų telefonai beveik neeikvos energijos, drabužiai nuolat stebės sveikatą, o pastatai patys diagnozuos savo būklę ir laiku praneš apie atsirandančius pažeidimus. Visa tai prasideda nuo šiandien laboratorijose kuriamų „protingų“ medžiagų ir žmonių, nebijančių klausti: o kas būtų, jeigu medžiaga galėtų mąstyti?

Daugiau apie šias neįtikėtinas medžiagas sužinosite Mokslo festivalio „Erdvėlaivis Žemė“ metu, doc. dr. Editos Palaimienės paskaitoje „Protingos“ medžiagos: kaip fizika kuria ateities technologijas“, kuri rugsėjo 16 d. 10 val., 11 val. ir 12 val. vyks Vilniaus universiteto fizikos fakultete, 815 auditorijoje (Saulėtekio al. 9). Renginys nemokamas, bet būtina registruotis: mokslofestivalis.eu.