„Šiuo metu esu ir chemijos mokytoja, ir dėstytoja Chemijos ir geomokslų fakultete, o kartu ir mokslininkė“, – sako dr. Julija Grigorjevaitė, kuriai šiemet buvo paskirta Lietuvos mokslų akademijos jaunųjų mokslininkų stipendija.
Daug žadantys saugos pigmentai, chemijos didaktikos tyrimai, kurie anksčiau Vilniaus universitete nebuvo vykdomi – šios mokslininkės karjeros pasiekimai.
Dr. J. Grigorjevaitė savo mokslinių tyrimų kelią pradėjo dar 2015 m. Chemijos ir geomokslų fakulteto Analizinės ir aplinkos chemijos katedroje, kur gilinosi į liuminescencinių medžiagų subtilybes. Sėkmingai apsigynusi daktaro disertaciją ji pasuko į kiek kitokią kryptį – chemijos didaktikos edukologinius tyrimus.
Mokslininkė papasakojo apie liuminescencinių medžiagų tyrimus ir taikymo sritis, iššūkius mokslininko darbe ir didaktikos centrą Chemijos ir geomokslų fakultete.
Be liuminescencinių medžiagų pasaulio jau neįsivaizduojame
1993 m. japonų ir amerikiečių mokslininkui Shuji Nakamurai sukūrus mėlyną šviestuką, buvo duota pradžia LED apšvietimo technologijoms. 2014 m. jis kartu su kolegomis Isamu Akasaki ir Hiroshi Amano gavo Nobelio premiją už efektyvių mėlynos šviesos diodų išradimą. Šie diodai leido sukurti ryškius ir energiją taupančius baltos šviesos šaltinius.
„Shuji Nakamura davė pradžią liuminescencinių medžiagų naudojimui šviestukuose. Prireikė nemažai laiko, bet šiandien LED technologija naudojama labai plačiai. Susidarė gan paradoksali situacija: nors LED technologija padeda taupyti energiją, bet ją naudojame tokioje galybėje sričių ir prietaisų, kad bendras energijos suvartojimas tik auga. Kita vertus, su ankstesniais šviesos šaltiniais energijos suvartotume dar daugiau, o kai kurių elektrinių prietaisų be LED technologijos nebūtų visai“, – sako dr. J. Grigorjevaitė.
Asociatyvi VU nuotr.
Šiandien liuminescencines medžiagas naudojame televizorių, telefonų ir kitų elektronikos prietaisų gamyboje. Tikimasi ateityje šias medžiagas naudoti ir saulės elementuose.
„Šiuo metu labai didelė šviesos ir šilumos dalis elementuose yra nepanaudojama. Manoma, kad pasitelkus liuminescencines medžiagas ir aukštynvertę emisiją (ilgesnių bangų spinduliuotę pakeičiant į trumpesnių bangų) būtų galima sugerti nepanaudojamą saulės energijos spektrą. Kol kas šia tema vyksta nemažai diskusijų ir vieningos nuomonės dėl panaudojimo galimybių neturime“, – sako mokslininkė.
Laboratorijose atliekama nemažai mokslinių tyrimų ir su aukštynverte emisija pasižyminčiomis nanodalelėmis. Galvojama, kad tokios dalelės gali ne tik aptikti vėžines ląsteles, bet ir gydyti šią ligą.
„Šios nanodalelės turi kelis apvalkalus, tad apšvietus daleles vienais spinduliais aptinkamas navikas, o kitais – paleidžiamas tam tikras vaistas, skirtas gydymui. Žinoma, šie bandymai vis dar yra laboratorinių tyrimų stadijoje“, – pažymi tyrėja.
Liuminescencinės medžiagos – saugos pigmentams kurti
Viena iš liuminescencinių medžiagų panaudojimo sričių – saugos pigmentai. Mokslinių tyrimų metu dr. J. Grigorjevaitė sintetino saugos pigmentus. Vienas paprasčiausių saugos pigmentų naudojimo pavyzdžių – pinigų ženklinimas.
„Popierinius pinigus apšvietus ultravioletiniais spinduliais, galima pastebėti šviečiantį ženklą. Liuminescencinės neorganinės medžiagos – tai kieto pavidalo milteliai, kurie dienos šviesoje yra balti ar bespalviai, o paveikus juos ultravioletiniais spinduliais matoma regimojo spektro spinduliuotė. Matoma šviesa priklauso nuo to, kokį lantanoidą įdedame į sintetinamą medžiagą. Tokiu būdu galime gauti visą spektrą spalvų“, – tyrimus pristato dr. J. Grigorjevaitė.
Mokslinių tyrimų metu dr. J. Grigorjevaitė sintetino saugos pigmentus. Asmeninio archyvo nuotr.
Mokslininkė pasakoja, kad jos vykdytas neorganinių medžiagų sintezės procesas, kuriant saugos pigmentus, nebuvo sudėtingas. Visus reikalingus reagentus reikėjo sumaišyti ir kaitinti aukštoje temperatūroje.
„Vėliau su gauta medžiaga atlikome tyrimus – siekėme išsiaiškinti, ar gavome tą medžiagą, kurios norėjome. Tam naudojome rentgeno spindulių difrakcinę analizę: rentgeno spinduliais apšvietėme daleles ir tyrėme, ar turime kristalinę struktūrą, kurios tikėjomės. Vėliau atlikome įvairius spektrometrinius tyrimus“, – pasakoja tyrėja.
Saugos pigmentai naudojami ne tik piniguose, bet ir dokumentuose, prabangos prekėse. Paveikus medžiagą skirtingais spinduliais, gaunamas spalvų spektras, kuris veikia kaip pirštų atspaudai.
„Pagrindinį vaidmenį čia vaidina lantanoidai, esantys periodinėje elementų lentelėje nuo cerio iki lutecio. Medžiagoje esant vienam lantanoidui, matysime vienokią spalvą, o kitokiam – kitokią. Pavyzdžiui, trivalentis europis dažniausiai emituoja raudonojo spektro dalyje, o terbis žalioje. Pati neorganinė medžiaga, kurią naudojame, yra kaip namas ar narvelis, ten įdedame lantanoidą su jam būdingomis liuminescencinėmis savybėmis. Tad jeigu lantanoidą įdėsime į kitą narvelį – į kitą medžiagą, gausime kitokį spektrą“, – aiškina mokslininkė.
Liuminescencinėmis medžiagomis pažymėjus prabangos prekes, šios medžiagos veikia kaip saugos pigmentai, nes matant tik gautą emisijos spektrą neįmanoma atkurti, kokia tai medžiaga.
„Savo tyrimuose neorganinės medžiagos namelio sintezei naudojau penkias skirtingas medžiagas. Tad apšvietę pigmentus UV spinduliuote mes matytume tik tam tikrą spalvą. Norint patikrinti, ar panaudotas tas pats pigmentas kaip originale, naudojami įvairūs spektroskopiniai instrumentai, nes žmogaus akis nėra tokia jautri“, – pasakoja tyrėja.
Asociatyvi VU nuotr.
Dr. J. Grigorjevaitės tikslas buvo į vieną mišinį sudėti raudonai ir žaliai šviečiančias medžiagas ir, apšvietus UV spinduliais, gauti saugos pigmentus, šviečiančius visu spalvų spektru nuo raudonos iki žalios.
„Šiuos mokslinius tyrimus vykdžiau nuo bakalauro iki doktorantūros studijų ir norimą rezultatą gavau tik paskutiniais doktorantūros metais. Tad tikrai labai džiaugiuosi šiuo pasiekimu“, – sako mokslininkė.
Pagrindiniai iššūkiai – nuolatinė konkurencija ir valios paieškos
Dr. J. Grigorjevaitė pasakoja, kad mokslininko darbe yra keli esminiai iššūkiai. Pirmas jų – tai tikimybė, kad atsiras mokslininkas, kuris norimą medžiagą gaus greičiau nei tu. Antras iššūkis – valios paieškos po keleto nepavykusių bandymų.
„Vykdydami fundamentinius tyrimus susiduriame su iššūkiais, būdingais daugeliui mokslininkų. Vienas jų – baimė, kad Kinijoje ar kitoje didelėje rinkoje yra mokslininkas, kuris reikiamus tyrimus įvykdys ir atsakymus gaus greičiau už tave. Buvo atvejų, kai atlieki tyrimus, sintetini medžiagas ir perskaitai ką tik pasirodžiusį straipsnį su atsakymais į tau rūpimus klausimus. Kitas iššūkis taip pat būdingas daugeliui mokslo sričių – niekas nemato ir nežino, kiek kartų reikėjo atlikti vieną ar kitą eksperimentą, kol pavyko gauti norimą rezultatą. Juk tik pasisekę tyrimai būna publikuojami, tad reikia ryžto nenuleisti rankų ir bandyti toliau“, – patirtimi dalinasi mokslininkė.
Liuminescencinių medžiagų tyrimo sritis labai plačiai pritaikoma, tad laboratorijose kuriamos technologijos neretai pasiekia rinką. Dr. J. Grigorjevaitė yra 13 mokslinių straipsnių bendraautorė, o šie straipsniai yra aukšto cituojamumo.
„Nors savo laboratorijoje daugiausia vykdome fundamentinius tyrimus, bet verslas tikrai turi progą susipažinti su mūsų publikacijomis ir pasinaudoti mūsų žiniomis ir įdirbiu. Ši sritis labai dinamiška, tad jeigu ateityje kolegoms pavyktų susintetinti kažką novatoriško, tikiu, kad turėtume ir šios srities patentų“, – sako mokslininkė.
Chemijos ir geomokslų fakulteto didaktikos centre – platus veiklų spektras
Šiandien dr. J. Grigorjevaitė visą dėmesį skiria kiek kitokiai, bet ne mažiau svarbiai temai – chemijos didaktikos edukologiniams tyrimams. Šiemet mokslininkė gavo Lietuvos mokslų akademijos jaunųjų mokslininkų stipendiją fizinių mokslų srityje (tema – „Chemijos didaktikos vertinimas, naujų metodų kūrimas ir išbandymas“).
„Chemijos mokymas visada buvo didelė dalis mano veiklų. Pradėjau nuo savanorystės, mokiau chemijos ir matematikos vaikų namuose, vėliau savanoriavau įvairiose stovyklose, galiausiai pradėjau ruošti mokinius egzaminams ir dirbti mokykloje. Jaučiuosi sukaupusi pakankamai praktinių chemijos didaktikos žinių, iš savo ankstesnės mokslinės veiklos tikrai žinau, kaip rengti projektus, rašyti straipsnius, todėl šis virsmas labai natūralus ir savalaikis. Tiesa, norisi imtis veiklos, kurios rezultatą galėčiau pamatyti. Lietuvos švietimo sistema man labai svarbi, noriu, kad mokiniai pamatytų chemijos dalyko grožį, rinktųsi šią specialybę, nebijotų ir nesivaikytų stereotipų, kad chemija labai sunkus ar pavojingas dalykas“, – sako mokslininkė.
Dr. J. Grigorjevaitė yra ir Chemijos ir geomokslų fakulteto didaktikos centro vadovė. Šis centras buvo įkurtas siekiant kelti Lietuvos chemijos ir geografijos mokytojų kvalifikaciją, stiprinti mokinių susidomėjimą gamtos mokslais ir gerinti bendradarbiavimą tarp mokytojų ir mokslininkų.
„Nuolat centre dirbame trise: aš ir dvi kolegės, kurių viena atsakinga už chemijos, o kita – už geomokslų dalį. Esant poreikiui į savo veiklas įtraukiame ir kitus kolegas, atsižvelgdamos į tai, kokių temų reikia. Pati turiu mokytojos patirties, tad padedu kolegoms įvertinti, ar jų mokymo medžiaga atitinka mokymo programas. Įtraukiame ir studentus, kurie padeda atlikti laboratorinius darbus“, – centrą pristato vadovė.
Vienas iš Chemijos ir geomokslų fakulteto didaktikos centro tikslų yra didaktikos srities moksliniai tyrimai, kurie iki šiol nebuvo vykdomi.
„Šiam tikslui suformavome mokslinę grupę, kuri ieškos efektyviausių būdų, kaip mokyti vaikus chemijos, kaip juos sudominti, kaip rengti laboratorinių darbų metodikas“, – pasakoja centro vadovė.
Vaikus sudominti šia tema siekiama ir neakivaizdinėje jaunųjų chemikų mokykloje „Pažinimas“, kurioje dėsto Chemijos ir geomokslų fakulteto dėstytojai ir studentai.
„Į „Pažinimo“ mokyklą galima stoti dešimtoje klasėje, o priėmimas vyksta kartą per metus, rugpjūčio pabaigoje – rugsėjo pradžioje. Norintieji čia mokytis siunčia mums motyvacinius laiškus, o mes kasmet atrenkame apie 40 labiausiai motyvuotų mokinių. Jie mokosi dvejus metus, namų darbus atlieka savarankiškai ir du kartus per metus atvyksta į sesijas, klausosi mūsų fakulteto dėstytojų paskaitų, atlieka laboratorinius darbus, vyksta ir neformalus bendravimas“, – apie veiklas pasakoja mokslininkė.
Stengiasi ne siūlyti turinį, bet atliepti poreikį
Ne mažiau svarbus Chemijos ir geomokslų fakulteto didaktikos centro uždavinys – chemijos ir geografijos mokytojų kompetencijos kėlimas ir pagalba jiems. Dr. J. Grigorjevaitė pasakoja, kad didaktikos centras turi bendradarbiavimo sutartis su mokyklomis, švietimo centrais, bendradarbiaujama su Taivano edukologijos universitetu.
„Norime pagelbėti mokytojams savo žiniomis. Vykdome projektą su Vilniaus miesto savivaldybės įstaiga „EDU Vilnius“, kurio metu laboratorinius darbus pas mus atlieka Vilniaus miesto mokyklų mokytojai. Centre konsultuojame, kaip įsirengti laboratoriją, kaip utilizuoti medžiagas, kokias medžiagas galima naudoti laboratorijoje, kaip teisingai jas laikyti. Atnaujinant mokyklų programas, jose atsiranda mokytojams naujų temų. Pavyzdžiui, pernai atsirado dalis apie branduolio magnetinį rezonansą (BMR) ir mechanizmus, o mokytojai tokių įgūdžių neturi. Tad didaktikos centre radome mokslininkų, kurie vykdo tyrimus šia tema, ir jie skaitė paskaitas Klaipėdos, Panevėžio, Šalčininkų rajono mokytojams“, – centro veiklą pristato vadovė.
Dr. J. Grigorjevaitė teigia, kad didaktikos centre užklausų gauna pakankamai ir labai įvairių, tad turinio inicijuoti nereikia, o tik stengtis atliepti poreikį.
„Su „EDU Vilnius“ atlikome apie 20 laboratorinių darbų, kurių kiekviename dalyvavo po 16 mokytojų. Darbo mums tikrai netrūksta. Džiaugiamės šiais skaičiais ir norime kurti mokytojų ratą, su kuriais galėtume dirbti edukologinių tyrimų srityje. Mums reikės klasių, kurios bandytų mūsų kuriamus metodus ir suteiktų atgalinį ryšį. Taip pat labai svarbu, kad mokydami ir patys mokomės iš klaidų, kuriame geruosius pavyzdžius“, – sako mokslininkė.
Vilniaus universiteto Chemijos ir geomokslų fakultete chemijos didaktikos sritis dar labai nauja, tad, norint užtikrinti tyrimų kokybę, labai svarbu bendradarbiauti.
„Tikiu, kad ateityje turėsime tvarių bendrų projektų tiek su kolegomis Vilniaus universitete, tiek su kitais universitetais ir mokslo įstaigomis“, – sako dr. J. Grigorjevaitė.
Komentarų nėra. Būk pirmas!