Žengiant į nanoelektronikos erą

Puslaidininkių fizikos institute surengtas seminaras pagal 2004–2006 m. Bendrojo programavimo dokumento 2-ojo prioriteto (Žmogiškųjų išteklių plėtra) 5-osios priemonės (Žmogiškųjų išteklių kokybės gerinimas mokslinių tyrimų ir inovacijų srityje) projektą, kuriuo buvo siekiama parengti nanotechnologijų ir elektronikos aukščiausios kvalifikacijos specialistų rengimo ir kvalifikacijos kėlimo Lietuvoje studiją. Projektą vykdė dvi institucijos: Puslaidininkių fizikos institutas ir Vilniaus Gedimino technikos universitetas (VGTU). Seminaro eiga buvo transliuojama kompiuteriniais tinklais į VGTU Architektūros fakultete esančią Nuotolinio mokymo centro vaizdo konferencijų salę, o taip pat atskirame interneto tinklalapyje, tad seminare skaitytų pranešimų galėjo klausytis studentai, dėstytojai ir kitų Lietuvos mokslo institucijų šios srities specialistai.

Studija rengta keliais etapais. Pirmajame etape buvo parengtos keturios tarpinės studijos, skirtos labai svarbioms tyrimų temoms: nanoelektronikos ir nanofotonikos plėtojimo Lietuvoje prognozei, nanodarinių ir nanostruktūrinių medžiagų bei dangų tyrimui ir technologijoms, nanobiotechnologijai bei elektronikai. Studijose išnagrinėtos šių tyrinėjimo krypčių plėtojimo galimybės Lietuvoje, ateities prognozės ir aukščiausios kvalifikacijos specialistų rengimo bei tobulinimo galimybės.

Kartu buvo parengtos dvi apklausinės statistinės studijos: viena skirta magistrantų, doktorantų ir mokslininkų bei tyrėjų požiūriui į nanotechnologijas bei elektronikos plėtojimą Lietuvoje, antroji – nanotechnologijų ir elektronikos aukštųjų technologijų gamybos šakos įmonių bei mokslo tyrimo įstaigų plėtojimosi perspektyvoms. Joje pateikti ir apibendrinti tokių įmonių ir įstaigų vadovų apklausos rezultatai bei išvados apie šių specialistų poreikio Lietuvoje ateities prognozes.

Kaip pabrėžė projekto vadovė Puslaidininkių fizikos instituto vyresnioji mokslo darbuotoja VGTU docentė dr. Nerija Žurauskienė, tik dėl ES struktūrinių fondų paramos buvo galima vykdyti šį projektą, parengti minėtą studiją. Puslaidininkių fizikos institute vykusiame seminare ši studija ir buvo aptarta, projekto dalyviai turėjo gerą progą diskutuoti visam šalies mokslui svarbiais klausimais.

Elektronika juda nanoelektronikos link

Puslaidinikių fizikos instituto direktorius prof. Steponas Ašmontas priminė, kad pasaulyje nanotechnologija ir nanoelektronika tampa vienu svarbiausių mokslo prioritetų. Tiesa, tai brangus malonumas, neatsitiktinai tarp pasaulinių lyderių toliausiai pažengusios yra JAV, Japonija, Europos Sąjunga, o pastaruoju metu labai reikšmingus šios krypties tyrimus atlieka Kinija. Prognozuojama, kad jau 2010 m. Kinija nanotechnologijos ir nanoelektronikos darbais aplenks ES ir Japoniją, pradės konkuruoti su JAV. Išvados ir prognozės daromos pagal šiuo metu skelbiamus mokslinius straipsnius ir gaunamus patentus aptariamoje tyrimų kryptyje. Nenori atsilikti ir Rusija, ji į šią sritį pastaruoju metu nukreipia vis daugiau lėšų, steigia nanotechnologijų centrus, o universitetuose – nanotechnologijos ir nanoelektronikos fakultetus.

Išvada akivaizdi: jeigu Lietuva nori būti moderni valstybė, privalo nelikti nuošalyje nuo proceso, į kurį įsitraukia daugelis pasaulio valstybių. Tam reikia turėti gerų šios srities specialistų, ir jų rengimu būtina rūpintis jau šiandien. Parengta tyrimų studija ir jai aptarti skirtas seminaras rodo, kad Lietuva nėra visiško štilio šalis, pasaulinio mokslo tendencijos suvokiamos ir į jas reaguojama.

Prof. S. Ašmontas taip pat priminė, kad nanotechnologijos ir elektronika yra prioritetinė Lietuvos mokslo kryptis, todėl per Lietuvos mokslo ir studijų fondą finansuojami šios krypties projektai. Dar vykdant Vyriausybės patvirtintą 2003–2006 m. Aukštųjų technologijų plėtros programą, išryškėjo, kad Lietuvoje nanotechnologijų ir elektronikos kryptyje nepakanka aukštos kvalifikacijos specialistų, o šalies universitetuose nėra jų rengimui sudarytų būtiniausių studijų programų ar specialių kursų. Todėl ir kilo mintis atlikti studiją, kurioje būtų išnagrinėtas tokių specialistų poreikis bei jų rengimo galimybės.

Pasak S. Ašmonto, elektronikoje ir toliau išlieka procesų spartos didinimo ir naudojamų elementų matmenų mažinimo tendencija. Kitaip tariant, elektronika juda nanoelektronikos link. XX a. pirmenybė buvo teikiama mikroelektronikai, o XXI a. tikriausiai taps nanoelektronikos amžiumi. Be nanotechnologijų nepavyks išsiversti, o šių tyrimų krypčių plėtra priklausys jau ne vien nuo kietojo kūno ir puslaidininkių fizikos specialistų pastangų, bet įtrauks ir kitų mokslų atstovus – chemikus, matematikus, biologus, medikus ir kitus. Iš nanotechnologijos atsišakoja ir toliau plėtojasi tokios tyrinėjimų kryptys kaip nanomedicina, nanobiotechnologija, naujų stuktūrizuotų medžiagų kūrimas ir kitos.Viena iš toliausiai pažengusių krypčių – nanoelektronika.

Jeigu siekiame būti modernia valstybe

Europos Sąjungoje pradėtos kurti technologinės platformos, kuriose susiejamos mokslo ir verslo pastangos. Viena iš pirmųjų buvo įkurta ES nanoelektronikos technologijų platforma ENIAC. Joje Lietuva turi savo atstovą – VGTU prof. Romualdą Navicką. Mūsų šalyje taip pat įkurta Nanoelektronikos ir elektronikos technologijų platforma, kuri telkia mokslininkus ir pramonininkus, dirbančius šioje tyrimų kryptyje bei gamyboje. LR Ūkio ministerijos lėšomis parengta šios platformos veiklos strategija. Ją rengiant paaiškėjo, kad norint mūsų šaliai deramai įsitraukti į nanotechnologijos ir elektronikos plėtojimo darbus, būtina sukurti specializuotus aukšto lygio mokslinius centrus. Vieną iš tokių centrų, pasak S. Ašmonto, būtų galima kurti Puslaidininkų fizikos instituto pagrindu, perkeliant jo tyrimų bazę į Visorius. Ten būtų naudinga kurti šiuolaikinį nanomokslo ir nanotechnologijų mokslinį centrą. Specialistus tokiam centrui reikėtų pradėti rengti jau dabar Vilniaus Gedimino technikos ir Kauno technologijos universitetuose. Šią mintį, atrodo, palaiko ir Lietuvos pramonininkai.

Šiuo metu Vyriausybėje svarstoma, kur nukreipti gana solidžias ES struktūrinių fondų lėšas, skirtas 2007–2013 m. moksliniams tyrimams. Paskelbtos penkios mokslo ir technologijų slėnių vizijos. Puslaidininkių fizikos institutas kartu su Vilniaus Gedimino technikos universitetu ir Vilniaus universitetas kartu su dar keturiais mokslo institutais siūlo Vilniaus slėnio viziją. Jeigu pasiūlymas būtų priimtas, 2009 m. Puslaidininkių fizikos institutas persikeltų į Visorius ir tęstų savo veiklą naujajame nanomokslo ir nanotechnologijų centre.

Kokie partneriai pasiryžę bendradarbiauti kuriant nanotechnologijų ir nanoelektronikos tyrimų centrą siūlomame Vilniaus slėnyje? Tai VU, VGTU ir KTU, Biochemijos, Chemijos, Fizikos ir Puslaidininkių fizikos institutai. S. Ašmontas pabrėžia jaunų šios krypties specialistų rengimo svarbą. Juos parengti lengviau negu perkvalifikuoti iš kitos specialybės ar krypties. Tad visai neatsitiktinai projekte dalyvauti telkiami VGTU ir KTU kaip svarbiausi inžinerinių mokslų rengimo centrai šalyje.

Siekiant intelektines aplinkos

Už aptariamo projekto priežiūrą atsakingas VGTU prof. Romualdas Navickas pranešime Nanoelektronikos Lietuvoje vystymo prognozė ir aukščiausios kvalifikacijos specialistų rengimas bei kvalifikacijos kėlimas apibūdino šios krypties tyrimų padėtį Europos Sąjungoje, taip pat tos krypties tyrimų būklę Lietuvoje. Dalis pranešimo buvo skirta pasiūlymams. Kaip galima būtų skatinti ir plėsti aukščiausios kvalifikacijos specialistų mokslinės veiklos galimybes Lietuvoje, taip pat baigiant naujus tyrimo metodus. Anot pranešėjo, artėja metas, kai naujausios technologijos, kurių nemaža dalis išaugs iš puslaidininkių fizikos, medžiagotyros ir kitų sričių, skverbsis praktiškai į visas gyvenimo sritis. Nauji interaktyvūs įtaisai ir prietaisai tenkins įvairiausius visuomenės poreikius, darys didžiulę įtaką visoms gyvenimo sritims – nuo asmenų sveikatos ir automobilių judėjimo kontrolės iki visuomenės saugos. Europos Sąjunga mėgins įgyvendinti aplinkos intelekto viziją, t. y. tokios aplinkos, kuri „supranta“ žmogaus buvimą ir atsiliepia į jo poreikius.

Siekiant plėtoti inovacijoms ir partnerystei palankią aplinką ES sukurtos 26 technologijų platformos. Viena pirmųjų yra minėta Europos technologijų platforma ENIAC. Per technologinių platformų pramonę, mokslo institucijos, universitetai, finansinės organizacijos, regioninė ar atskirų ES šalių valdžia gali bendrauti, apsirūpinti reikiamais ištekliais, kurie būtini kuriant ES vizijos 2020 m. programą.

Anot R. Navicko, iš 10 geriausių pasaulyje puslaidininkių pramonės įmonių šiuo metu trys veikia ES. Tai įmonės, kurios kuria konkurencingus gaminius ir remiasi pasauliniais šios srities laimėjimais, išlaiko aukštą naujovių lygį. Taigi ES yra veiksminga infrastruktūra puslaidininkių technologijos tobulinimui ir gamybai. Prancūzijoje ir Vokietijoje esančios įmonės jau dabar gamina 65–90 nm integrinius grandynus ant 300 mm skersmens plokštelių. Tai moderniausi šiuo metu pasaulyje integriniai grandynai. Kas treji metai numatyta pereiti į naują technologinį lygmenį pagal minimalų grandynų matmenį: šiuo metu pasiekta 65 nm riba, 2010 m. bus pasiekta 45 nm, 2013 m. – 32 nm, o 2016 m. – 22 nm technologinė norma. Taip bus plečiamos ateities mikroprocesorių ir specialios paskirties integrinių grandynų galimybės, kurių pagrindu ir bus kuriamos ateities kompiuterių „smegenys“. Joms numatyta reikšminga vieta jau dabar kuriamose aplinkos intelekto sistemose. Kad tos sistemos galėtų protingai sąveikauti su aplinka, teigia R. Navickas, jos turės būti aprūpintos „akimis“, „ausimis“, „rankomis ir kojomis“. Šiandien tai rašome kabutėse, bet labiau iš kuklumo, dėl tam tikros nedrąsos, tuo pačiu norėdami pabrėžti, kad tie išvardyti žmogiškieji organai techninėse sistemose tikriausiai visiškai bus nepanašūs į žmogaus organus, nors atliks panašias funkcijas.

ES veikia keli pasaulinio masto puslaidininkių tyrimo centrai Belgijoje, Prancūzijoje, Vokietijoje. Šios srities mažesnių tyrimo centrų taip pat yra ir Lietuvoje – Vilniuje ir Kaune. Taikant aukštąsias technologijas, kurių neatsiejama dalimi tampa nanotechnologijos, galima kurti konkurentišką produkciją. Be to, pramonėje šalia kiekvieno nanotechnologijų krypties darbuotojo sukuriama apie 10 netiesioginių šios krypties darbo vietų. Labai svarbu, kad ši veikla sutampa ir su Lietuvos 2007–2013 m. trimis prioritetais, kuriems numatoma panaudoti struktūrinių fondų lėšas. Tai produktyvi darbo jėga žinių visuomenėje, konkurencinga ekonomika bei gyvenimo kokybė ir sanglauda. Šiomis pastangomis siekiama sudaryti informacines ir technologines sąlygas, kurios užtikrintų taip pat mūsų valstybės reikmes, plėtojantis pagal ES viziją iki 2020 metų.

Seminare apie nanofotonikos plėtojimo problemas kalbėjo dr. V. Karpus (PFI, VGTU), apie nanodarinių ir nanostruktūrinių medžiagų technologijų plėtojimo prognozę – doc. dr. A. Sužiedėlis (PFI, VGTU), apie nanobiotechnologijos plėtojimo perspektyvas – prof. habil. dr. A. Ramanavičius (VU), elektronikos plėtojimo Lietuvoje prognozę ir aukščiausios kvalifikacijos specialistų rengimą bei kvalifikacijos kėlimą – prof. habil. dr. S. Balevičius (PFI, VGTU). Aukščiausios kvalifikacijos specialistų požiūrį į nanotechnologijų ir elektronikos plėtrą pagal statistinių studijų rezultatus pristatė E. Ražanas, atstovavęs apklausas atlikusią UAB Bovari.

Rengiantis gyventi ir veikti intelektinėje aplinkoje, kuri jau labai greitai taps mūsų gyvenimo kasdienybe, būtina ruošti ne vien mokslinės ir technologinės veiklos specialistus, bet taip pat plačiąją visuomenę rengti tiems gyvenimo pokyčiams. Tokia išvada peršasi išklausius Puslaidininkių fizikos institute surengto seminaro pranešimų ir diskusijų.

 Gediminas Zemlickas

Jie tikisi, kad nanotechnologijos padės Lietuvą išvesti į „Baltijos tigrų“ gretas: iš kairės prof. Romualdas Navickas, prof. Saulius Balevičius, prof. Steponas Ašmontas, dr. Nerija Žurauskienė, prof. Arūnas Ramanavičius, dr. Vytautas Karpus, dr. Algirdas Sužiedėlis, Edgaras Ražanas ir dr. Česlovas Šimkevičius