„Noriu matyti, kad bent dalis mokslo, kuriuo užsiimame, yra naudinga. Ne abstrakčia prasme, bet konkrečiais pavyzdžiais“, – sako fizikos mokslų daktaras Michailas Belkinas, į Lietuvą atvykęs iš Jungtinių Valstijų. Jis domisi vidutinio infraraudonojo spektro, terahercų fotonikos, optoelektronikos sritimis. 
LRT.lt publikuoja interviu iš straipsnių ciklo „Mokslo spektras“ su užsienio mokslininkais, kuriame pristatysime ne tik mokslo bendruomenei, bet ir kiekvienam mūsų skaitytojui aktualias temas.
„Noriu matyti, kad bent dalis mokslo, kuriuo užsiimame, yra naudinga. Ne abstrakčia prasme, bet konkrečiais pavyzdžiais“, – sako fizikos mokslų daktaras Michailas Belkinas, į Lietuvą atvykęs iš Jungtinių Valstijų. Jis domisi vidutinio infraraudonojo spektro, terahercų fotonikos, optoelektronikos sritimis.
Su tokiu mokslu nesusijusiems žmonėms tai gali skambėti kaip paukščių čiulbėjimas, tačiau mokslininko misija yra sukurti praktikoje pritaikomus būdus įvairioms žmonių problemoms spręsti. Pavyzdžiui, tiksliai nusakyti, kiek yra užterštas oras, kuriuo kvėpuojame, kokioje miesto vietoje savo sveikatos labui geriau nebūti.
Vilniuje M. Belkinas skaitė paskaitą mokslinėje konferencijoje „Open Readings 2023“. Naujausi jo vykdomi projektai apima kompaktiškų kambario temperatūros vidutinio infraraudonųjų spindulių ir terahercinio diapazono kvandinių kaskadinių lazerių šaltinių kūrimą ir taikymą, mokslininkas taip pat atlieka egzotiškų tiesinių ir netiesinių optinių efektų metamedžiagose ir mažų matmenų struktūrose tyrimus.
Beveik prieš dešimtmetį M. Belkinas kartu su kolega sukūrė „netiesinį veidrodį“, iš kurio būtų galima kurti labai mažus optinius prietaisus, įskaitant lazerių šaltinius. Per savo mokslinę karjerą M. Belkinas prisidėjo prie šimtų mokslinių straipsnių ir konferencijų ir yra ne mažiau kaip penkių patentų autorius.
LRT.lt portalui mokslininkas aiškino, kodėl visuomenei svarbūs jo darbai ir ką reiškia būti mokslininku šiuolaikiniame pasaulyje.
– Galbūt galite paprastai paaiškinti, kokiais tyrimais užsiimate?
– Mūsų darbo dėmesys sutelktas į optinius įrenginius, kurie veikia vadinamojoje vidutinėje infraraudonųjų spindulių spektro srityje. Tai yra bangos, kurios ilgesnės nei artimieji infraraudonieji spinduliai, naudojami, pavyzdžiui, telekomunikacijoje. Dirbame su šiomis bangomis ir taip pat su terahercais.
Nuo 2000-ųjų vidutinėje infraraudonųjų spindulių spektro dalyje sukurti pirmieji puslaidininkiai lazeriai, veikiantys kambario temperatūroje. Ši spektro sritis yra labai svarbi jutikliams, komunikacijai. Lazeriai yra, bet kiti komponentai, pavyzdžiui, fotoninės integracijos, specialūs lustiniai lazeriai su moduliatoriais – tokie įrenginiai dar nesukurti. Tą mes bandome padaryti.
Kaip mokslininkai, mes stengiamės papildyti žiniomis tas sferas, kurios, mūsų manymu, yra svarbios. Manome, kad visa tai yra svarbu spektroskopijai, kosmoso komunikacijai, jutiklių kūrimui. Investuojame savo laiką, plečiame žinias ir tikimės, kad pavyks sukurti prototipus, jog įrodytume, kad toks konceptas veikia.
– Įsivaizduokite, kad tai pasakojate paprastam žmogui, kuris su tokio lygio fizika neturi nieko bendro. Kaip galite paaiškinti, kodėl tai svarbu visuomenei?
– Tiesą sakant, aš dirbu elektronikos inžinerijos departamente, ne fizikos apskritai, tai esu arčiau pritaikymo metodų. Pateiksiu jums pavyzdį.
Dirbame su Europos projektu, kurio tikslas – sukurti cheminius jutiklius, kurie užfiksuotų oro teršalus. Tai įvairūs azoto, sieros oksidai. Tai tokios medžiagos, kurių jūs nenorite savo atmosferoje. Taip pat reikia užfiksuoti ir metaną, anglies monoksidą. Žodžiu, iš viso būtų nuo 10 iki 15 skirtingų dujų.
Optoelektronikos laboratorija / Asociatyvi nuotr. / E. Blaževič/LRT nuotr.
Taigi reikalingi lazeriai, kurie skleistų šviesą labai specifišku bangos ilgiu, kad absorbuotųsi dujos. Šios dujos stipriausias absorbcijos savybes turi vidutinėje infraraudonųjų spindulių spektro srityje, su kuria mes ir dirbame, todėl reikalingi tokio tipo lazeriai. Tuomet į specialias dėžutes įleidžiama oro iš atmosferos ir fiksuojama molekules jutikliais.
Tas dėžutes galima pritvirtinti prie dronų, specialiomis programėlėmis sekti informaciją, kurią surenka dronas, ir sudaryti žemėlapius. Kol kas tai dar tik prototipas, tačiau tais duomenimis galima dalintis su visuomene, kad žmonės tiksliai žinotų, kaip atrodo oro tarša tiksliu laiku atitinkamoje vietoje.
Su projektu dirba apie 20 skirtingų grupių žmonių. Mūsų dalis maža, bet būtina. Turime suteikti labai specifinius lazerius. Be to, kadangi reikia tai sudėti ant dronų, įrenginys turi būti labai kompaktiškas. Iš tiesų tai labai nauja sritis, mes viską dar tik tobuliname. Pradėjome 2018–2019 metais ir tik dabar imame kurti kažką reikšmingą.
– Ar esate sukūrę įrenginių, kurie jau būtų naudojami visuomenėje?
– Esame prisidėję prie technologijų, kurios buvo komercializuotos. Vienas pavyzdys iš nanospektroskopijos. Tai produktas, pasiūlytas didžiulei cheminės analizės įmonei. Jis naudojamas chemijos laboratorijose. Iš esmės tai yra mikroskopas, turintis labai aukštą rezoliuciją. Jam vėlgi naudotas vidutinis infraraudonųjų spindulių, kurių ilgis nuo 3 iki 12 mikronų, spektras, kuriame visos molekulės turi savo absorbcijos linijas.
Molekulės sudarytos iš atomų, o atomai vibruoja. Priklausomai nuo to, kokie atomai, kiek jų yra ir kokios molekulės, jie vibruoja skirtingu dažniu. Gali pamatyti, kokiu dažniu jie vibruoja, nukreipdamas į juos šviesą. Kadangi tai priklauso nuo molekulės atominės sandaros, skirtingos molekulės turi skirtingą absorbcijos liniją. Dauguma šių linijų yra nuo 3 iki 15 mikronų bangų ilgyje. Tai buvo žinoma bent šimtmetį.
Yra įrankių, kurie sukurti dar septintajame dešimtmetyje ir dabar naudojami beveik visose chemijos ir biologijos laboratorijose. Kai kažką susintetini, nori žinoti, ką tau pavyko susintetinti, todėl reikia itin detalių analitinių metodų. Tai čia vieno iš būdų pavyzdys – įdedi mėginį į spektrometrą ir žiūri. Vėliau sulygini su duomenų baze ir išsiaiškini, kokią cheminę kompoziciją turi. Tai tik vienas iš būdų, kaip galima šioje srityje panaudoti lazerius, jų yra ir daugiau.
Lazerinių technologijų laboratorija / Asociatyvi nuotr. / E. Blaževič/LRT nuotr.
– Kiek laiko reikia, norint sukurti panašų įrenginį?
– Jeigu žinai, ką daryti, dažniausiai ilgai netrunka. Problema tokia, kad dažniausiai nežinai. Pateikiau pavyzdžių, kurie pritaikomi praktikoje, bet dažniausiai kažką atrandi ir supranti, jog tai dėl bet kokių priežasčių nėra įgyvendinama. Neturi technologijų, kaip tai pagaminti be priekaištų, arba pats mokslas to neleidžia. <...>
Bandai, pleti savo žinias. Vis tiek publikuoji straipsnius, tačiau realistiškai pažiūrėjęs suvoki, kad vis tiek tai neveikia taip gerai. Informuoji visuomenę, kad pabandei, kad nelabai gerai veikia, kad žmonės žinotų, kiti gal net nebandytų. Arba atvirkščiai, kažkas sugrįžtų su idėja, kaip tai galima padaryti geriau.
Tiesą sakant, dažniausiai tai, ką sugalvojame, neveikia. Bet kartais nusišypso sėkmė.
Mokslo srityje dirbu daugiau nei 20 metų. Turime saujelę išradimų, beveik 3 mūsų idėjos pavirto komerciniais produktais. Likusi dalis dar ne tos stadijos.
– Ar didesnė tikimybė kažką atsitiktinai atrasti?
– Pasitaiko, bet, kaip sakoma, sėkmė ateina į parengtą protą. Turi būti pasiruošęs, turi suprasti, ką darai. Yra daugybė atsitiktinių atradimų, pavyzdžiui, penicilinas.
Bet jie visi ateina į tam pasiruošusį protą. Turi suprasti, kad netyčia atradai kažką svarbaus, o tada turi žinoti, kur kastis toliau. Tai atsitiktinumas, tačiau vis tiek turi numatyti, kaip su tuo dirbti toliau. Reikia apsibrėžti ir sritį, kurioje įvyko atradimas, kas toje sferoje galėtų būti vystoma toliau. O tada tikėtis, kad pavyks toliau plėtoti idėją.
Taigi, tai vis tiek turi būti kryptingas procesas.
– Kas jums įdomiausia jūsų moksliniame darbe?
– Aš stengiuosi sukurti kažką, kas yra nauja, kas pasižymi įdomiu mokslu, įdomia technologija, ko niekas nėra padaręs anksčiau ir turi kažkokią praktinę reikšmę.
Noriu matyti, kaip bent dalis mokslo, kuriuo užsiimame, yra naudinga. Ne abstrakčia prasme, bet konkrečiais pavyzdžiais. Tai mane šiek tiek atitraukia nuo fizikos ir nuveda prie elektronikos inžinerijos. Man patinka jausmas, kai žinau, kam ir kodėl dirbu.
– Kaip nusprendėte tapti mokslininku?
– Mano kelias buvo truputį atsitiktinis. Spėju, kad galėjau atsidurti bet kurioje kitoje srityje, gal net nebūtinai mokslo.
Užaugau miestelyje, Maskvos priemiestyje, kur įsikūręs Maskvos fizikos ir technologijų institutas. Rusijoje tai viena iš lyderiaujančių mokslo institucijų. Aš neturėjau jokio ryšio su ta vieta, bet visos geresnės mokyklos buvo siejamos su institutu, tai taip ten ir atsiradau.
Po to, kai baigiau institutą, 1990-aisiais persikėliau gyventi į Jungtines Valstijas, tęsiau darbus fizikos srityje. Ir tada pamąsčiau, kad galbūt fizika nėra tai, kas man patinka, fundamentiniai mokslai manęs per daug nežavi. Nukreipiau savo dėmesį technologijų, taikomosios fizikos link, gavau darbą elektronikos inžinerijos fakultete.
Buvau smalsus, mėgau mokytis, man patiko sužinoti vis kažką naujo apie pasaulį. Tačiau kai dirbau fundamentinių mokslų srityje, man atrodė, kad tai per daug abstraktu, todėl po truputį nuplaukiau taikomųjų mokslų link.
Lazerinių technologijų laboratorija / Asociatyvi nuotr. / E. Blaževič/LRT nuotr.
– Šiais laikais mes norime visko greitai, gauti sprendimus čia pat, dabar. Ar tokioje aplinkoje sudėtinga būti mokslininku, įgyvendinti keliamus lūkesčius?
– Prieš keletą šimtmečių mokslas buvo tik kelių žmonių darbas, tokių, kurie jautė stiprią aistrą tam, buvo pasiryžę daug ką paaukoti, kad galėtų daryti tai, kas juos taip žavėjo.
Šiais laikais mokslas jau yra profesija. Yra labai daug mokslininkų, karjeros kelių, pozicijų, didelių investicijų, nes mokslas atsiperka. Kai tai tampa labiau industrija, produkcijos kūrimu, pasidaro sunku nustatyti atradimų vertę – kas yra geras mokslas, o kas jau nelabai.
Žinoma, dabar jau yra ir daugiau mokslo šakų, jos labiau specializuotos. Einame vis giliau ir giliau į įvairias sritis. Atsirado poreikis kažkokiu būdu statistiškai matuoti mokslą. Kiek kartų tave cituoja, kiek straipsnių esi paskelbęs, kiek finansavimo esi gavęs. Taip sprendžiama, kas vertas užsiimti mokslu, o kas ne.
Čia atsiranda didelių pavojų. Daug kas apie tai kalba, bet nepaisant to, toks mokslo matavimas išlieka populiarus. Kai pradėjau dirbti, viskas išsisprendė – mes gaudavome pinigų, publikuodavome straipsnius. Taip, būdavo ir spaudimo, bet tiesiog darai tai, kuo tiki, ir viskas kažkaip išsisprendžia.
Bet taip pat žinau situacijų, kai labai protingi žmonės turėjo labai gerą ir įdomią idėją, tačiau tuomet dar nebuvo aišku, ar ji pavyks. Jie investavo į ją, o ji taip greitai nepasiteisino, buvo prarasta labai daug pinigų. Tačiau ne todėl, kad jie dirbo per mažai ar nebuvo protingi, tiesiog tam tikra prasme jiems nepasisekė. Dabar jiems visai neblogai sekasi, tai gal ta nepavykusi idėja visai į gera išėjo.
Yra pavojus, kad prarasi labai daug talentų, kai pernelyg susikoncentruosi į greitus rezultatus. Girdime sėkmės istorijas, bet lieka nutylėti talentai, kuriuos prarandame. O tokių tikrai netrūksta.
