VUFF

Grupės pagrindinė tyrimų kryptis – trimačių mikro- ir nanodarinių formavimas skaidriose terpėse tiesioginio lazerinio rašymo būdu ir tokių funkcinių darinių taikymai mikrometrinių matmenų optikoje, fotonikoje, audinių inžinerijoje. Ši grupė tęsia nuo 2004 m. katedroje pradėtus tyrimus, vystant naują perspektyvią trimačių polimerinių mikrodarinių formavimo technologiją, paremtą lazerio spinduliuote inicijuojama dvifotonės polimerizacijos reakcija. 2006-2008 m. bendradarbiaujant su UAB ALTECHNA sukurta ir ištobulinta universali automatizuota tiesioginio lazerinio rašymo eksperimentinė įranga, įgalinanti formuoti didelių skersinių matmenų (1-10 cm) polimerinius darinius su aukštesne nei 100 nm skersine skyra. Technologija sėkminga taikoma formuoti funkciniams dariniams iš visos eilės naujų skirtingas savybes turinčių fotojautrių medžiagų. Naudojant ultratrumpuosius impulsus galima formuoti 3D darinius iš akrilatinių, epoksidinių, hibridinių organinių neorganinių ir biopolimerų.  Ši technologija taip pat taikoma formuojant sudėtingus trimačius fotoninius darinius skaidriose kietakūnėse terpėse negrįžtamai lokaliai modifikuojant jų lūžio rodiklį. Tokie fotoniniai kristalai naudojami šviesos sklidimo mikrometriniame mastelyje valdymui. 2008 m. pradėta vystyti darinių replikavimo minkštosios litografijos būdu technologija, leidžianti atgaminti keletą šimtų suformuoto kvazitrimačio darinio kopijų štampuojant jas pagal darinio prototipą nulietu štampu. Pastaroji technologinė kryptis papildo nuoseklaus tiesioginio lazerinio rašymo technologijas ir įgalina pagaminti daug identiškų laisvai kompiuterinių programų pagalba projektuojamų mikrodarinių iš specialiomis priemaišomis legiruotų fotopolimerų ar termopolimerų. Šios LTC vystomos technologijos kartu su Biochemijos instituto (dr. V Bukelskienė ir dr. D. Baltriukienė) ir Širdies chirurgijos centro (prof. V. Sirvydis ir dr. A. Širmenis) tyrėjais pradėtos taikyti gaminant specialius karkasus kamieninių ląstelių auginimui iš biologiškai suderinamų polimerų, siekiant sukurti dirbtinius bioaudinius (perikardas) širdies ir kraujagyslių chirurgijai. Kartu su Medicinos fakulteto Odontologijos institutu (dr. V. Rutkūnas) iš biorezorbuojamų polimerų spausdinant terminės ekstruzijos būdu kuriami trimačiai karkasai kaulo defektų gydymui. Bendradarbiaujant su dr. M. Valiumi (Proteomikos centras) buvo sėkmingai suformuoti kintančio periodo karkasai iš biologiškai sutaikomų polimerų. Pastaruoju metu intensyviai vystomi tyrimai parodė, kad polimerinių darinių formavimo technologijos turi geras perspektyvas daugiafunkcinių ir integruotų mikrooptikos komponentų gamyboje (LMT projektas „MikroŠviesa“, bendradarbiavimas su dr. E. Brasselet, Bordo universitetas) bei įvairios paskirties lustinių laboratorijų funkcijinių komponentų formavimui. Tiesioginis lazerinis rašymas polimeruose ir stikluose gali būti panaudojamas ir trimačių fotoninių kristalų kūrimui, tyrimui bei gamybai. Kartu su prof. K. Staliūno grupe (Barselonos universitetas, Ispanija) pademonstruota visa eilė tokių nanodarinių taikymų šviesos chromatinių ir erdvinių charakteristikų valdymui mikrometriniame mastelyje. Nepaisant to, jog technologija pasauliniu mastu plėtojama jau daugiau kaip dešimtmetį, kai kurie šviesos ir polimerų sąveikos mechanizmai, esant aštriam lazerio pluošto fokusavimui, yra diskutuotini. Tai aktyviai tiriama bendradarbiaujant su prof. S. Juodkaziu (Svinburno technologijos universitetas, Melburnas) ir dr. M. Farsari (FORTH institutas, Heraklionas, Graikija). Šia tema paskelbtas reikšmingas apžvalginis straipsnis Physics Reports žurnale.

2013 metais siekiant komercializuoti šios grupės tam tikrą patirtį prof. R. Gadonas ir doktorantas V. Purlys kartu su bendrove „Šviesos konversija“ ir kitais investuotojais įkūrė pumpurinę aukštųjų technologijų įmonę UAB Femtika. Šiuo metu įmonė vykdo Lietuvos verslo paramos agentūros finansuojamą projektą, aktyviai vysto tiesioginio lazerinio rašymo technologijas, tobulina įrangą bei teikia tyrimų ir eksperimentinės plėtros darbų paslaugas kitoms aukštųjų technologijų įmonėms ir mokslo institucijoms.

LzNanoFot grLazerinės nanofotonikos grupė laboratorijoje. Iš kairės sėdi: dokt. A. Žukauskas, dokt. S. Rekštytė, stud. A. Galvelytė; stovi: mag. D. Gailevičius, dr. M. Malinauskas, prof. A.P. Piskarskas, dokt. V. Purlys, mag. T. Jonavičius ir prof. R. Gadonas

LzNanoFot pvzPavyzdiniai funkciniai trimačiai mikrodariniai: kompozitinis optinis elementas ant šviesolaidžio galo (a), lankstus „grandininių marškinių“ karkasas (b) ir polimerinis fotoninis kristalas (c)

 

Lazerinės nanofotonikos grupę sudaro:

  • prof. R. Gadonas,
  • prof. A.P. Piskarskas,
  • dr. M. Malinauskas,
  • dr. V. Purlys,
  • dr. S. Rekštytė,
  • doktorantai D. Gailevičius, T. Tičkūnas, L. Jonušauskas ir S. Varapnickas
  • inžinierius A. Čiburys,
  • magistrantai L. Čekanavičius, G. Kontenis, S. Vaisiūnas, A. Butkutė, G. Grigalevičiūtė, G. Nemickas ir E. Skliutas,
  • studentės R. Pakalnytė ir V. Podolskytė.

Pagrindinės tyrimų kryptys:

  • Daugiafunkcinių ir integruotų mikrooptinių komponentų kūrimas šviesos valdymui;
  • 3D mikroporėtų tvarkių karkasų iš biosutaikomų ir bioskaidžių medžiagų formavimas biomedicininiams taikymams;
  • Fotoninių kristalų šviesos spektrinių ir erdvinių charakteristikų valdymui kūrimas ir tyrimas;
  • Šviesos ir medžiagos sąveikos mechanizmų tyrimas darinių formavimo sąlygomis;
  • Kitų adityvaus formavimo ir replikavimo technologijų vystymas ir biomedicinos, fotonikos ir mikrotekos taikymams.
  • Vykdant šiuos tyrimus bendradarbiaujama su užsienio mokslo centrais: Svinburno technologijos universitetu (Melburnas, Australija),  FORTH centru (Heraklionas, Graikija), Hanoverio lazerių centru (Hanoveris, Vokietija) ir Katalonijos politechnikos centru (Barselona, Ispanija) bei Bordo universitetu (Bordo, Prancūzija). Publikuota daugiau nei 100 mokslinių straipsnių tarptautinėje mokslinėje spaudoje, kurių bendras citavimų skaičius viršija 1000, taip pat išleisti ir 3 knygų skyriai.

    Vykdomų tyrimų kryptys apibendrintos apžvalginiame straipsnyje: Light: Science & Applications (2016) 5, e16133; doi:10.1038/lsa.2016.133

    Laboratorijos aparatūrinė įranga:

        • Derinamo impulsų pasikartojimo dažnio ir bangos ilgio femtosekundiniai lazeriai;
        • Preciziniai didelės eigos poslinkio stalai kartu su lazerio pluošto nukreipimo sistema;
        • Chemijos laboratorija su universalia polimerinių bandinių paruošimo įranga;
        • Elektronų mikroskopas;
        • Terminės ekstruzijos 3D spausdintuvas.

    LzNanoFot schemaLazerinės nanofotoninės litografijos 3D darinių formavimo sistema