Zinātnes Vēstnesis

Citi “Zinātnes Vēstneša” numuri

2005. gada  24. janvāris: 2 (294)     ISSN 1407-6748

________________________________________________________

Latvijas Zinātnes padomes, Latvijas Zinātņu akadēmijas un Latvijas Zinātnieku savienības laikraksts

_____________________________________________________________________________________

Numura saturs

• Latvijas Zinātņu akadēmijas balvu laureāti
• Atklāta Dītriha Andreja Lēbera piemiņas istaba
• Latvijas Zinātnieku savienībā
• 2005. gads – Starptautiskais fizikas gads
  • Vai mērījumi bez mijiedarbības spēj paaugstināt kvantu magnetometru jutību?
  • Jaunas pārneses parādības ferrošķidrumos: magnētiskais Soret efekts un termoosmoze
  • Optiskajiem gaismas vadiem, ultravioletajai un lieljaudas lāzeru optikai lietoto stiklu pētījumi
• Latvijas Zinātnes padomē
• Aizstāvēšana
• Informācija par starptautiskās konferences “Eco-Balt” 2005” organizēšanu Rīgā, 2005. gada 5.–6. maijā
• Konkursi

.Latvijas Zinātņu akadēmijas balvu laureāti

Gustava Vanaga balvu ķīmijā – LZA īst.loc. Edvardam Liepiņam (Latvijas Organiskās sintēzes institūts) – par darbu ciklu “Kodolu magnētiskās rezonanses izmantošana organisko, elementorganisko un bioorganisko molekulu pētīšanā”.
Arvīda Kalniņa balvu mežzinātnēs, koksnes pētniecībā un pārstrādē – Dr sc.ing. Jānim Zandersonam (Latvijas Valsts Koksnes ķīmijas institūts) – par darbu kopu “Pētījumi mežu ķīmiskajā tehnoloģijā un jaunu produktu un procesu izstrādē”.
Viļa Plūdoņa balvu latviešu literatūrzinātnē – Zigrīdai Frīdei (LU Literatūras, folkloras un mākslas institūts) – par monogrāfiju “Latvis. Gothards Frīdrihs Stenders”.
Friča Brīvzemnieka balvu folkloristikā, Latvijas etnogrāfijā un antropoloģijā – Dr.habil.hist., Valsts emeritētai zinātniecei Ainai Alsupei –– par mūža ieguldījumu etnogrāfijā.

2.Apstiprināt balvu ekspertu komisiju lēmumus
un piešķirt LZA vārdbalvas jaunajiem zinātniekiem:

Ludviga un Māra Jansonu balvu fizikā – Dr.phys. Kasparam Blušam (LU Fizikas un matemātikas fakultāte) – par darbu “Zēmana koherenču kustības vienādojumi atomu un starojuma mijiedarbības analīzei” (vad. LZA īst.loc. M.Auziņš).
Mārtiņa Straumaņa – Alfrēda Ieviņa balvu ķīmijā – M.Sc. Kristīnei Edolfai, LU Ķīmijas fakultātes doktorantei – par darbu “Kobalta katalizatoru pētījumi 2,3–dihidrofurāna iegūšanai no 1,4–butāndiola” (vad. Dr.habil.chem. L.Leite, LZA kor.loc. A.Zicmanis).
Zentas Mauriņas balvu literatūrzinātnē un filozofijā – M.Sc. Sanitai Stepenai (Liepājas Pedagoģijas akadēmija) – par darbu “Sidhartas un Harija Hallera paštapšanas ceļa strukturējums autora Hermaņa Heses mākslinieciskā dzīves tvēruma kontekstā” (vad. Dr.philol. Z.Gūtmane).

3.Apstiprināt balvu ekspertu komisiju lēmumus
un piešķirt LZA balvas jaunajiem zinātniekiem:

Kārlim Freivaldam – Dr.sc.comp. (LU Matemātikas un informātikas institūts)– par darbu “Grafveida struktūru vizualizācijas algoritmi”(vad. Dr.math. P.Ķikusts).
Lienei Osipovai – M.Sc., LU Fizikas un matemātikas fakultātes doktorantei – par darbu “Zemei tuvo mazo planētu koordinātu noteikšana ar lāzera tālmēra mērījumiem”(vad. LZA kor.loc. M.Ābele).

Sergejam Gaidukovam –M.Sc., RTU Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātes doktorantam – par darbu “Nanolīmeņa hibrīdmateriāli uz polimēru un neorganisko pildvielu bāzes” (vad. Dr.sc.ing. J.Zicāns).
Dmitrijam Šabašovam – M.Sc., RTU Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātes doktorantam, Latvijas Organiskās sintēzes institūta laborantam – par darbu “Homohirālu fenolu un anilīnu sintēze litija enolātu asimetriskai protonēšanai” (vad. Dr.chem. E.Sūna).

Humanitāro un sociālo zinātņu nodaļā

Ievai Viļumai – M.Sc., Latvijas Kultūras akadēmijas doktorantei – par darbu “Mūzikas dzīve Vidzemē zviedru laikos (1621–1710). Kultūrvēsturisks skatījums” (vad. Dr.art. Z.Gailīte).
Mārtiņam Kaprānam – LU Sociālo zinātņu fakultātes komunikācijas zinātnes maģistra programmas studentam – par darbu “Jauna cilvēka konstrukcija 20.gadsimta 60.gadu latviešu prozā” (vad. Dr.hist. V.Zelče).

4. Atzīmējot konkursam iesniegto darbu
labo zinātnisko līmeni, izteikt atzinību
sekojošiem jaunajiem zinātniekiem:

Ilzei Aulikai – M.Sc., (LU Cietvielu fizikas institūts) – par darbu “Segnetoelektrisku heterostruktūru optisko īpašību pētīšana ar elipsometriju un spektrālo refraktometriju” (vad. Dr.phys. V.Zauls)
Anitai Brūverei – M.Sc., LU Fizikas un matemātikas fakultātes doktorantei – par darbu “Viendimensiju un divdimensiju atrisinājumi sistēmās ar taisnstūru ribu”( matemātikā) (vad. LZA īst.loc. A.Buiķis);
Ievai Ķempelei – M.Sc., (Latvijas Lauksaimniecības universitātes Ekonomikas fakultāte) – par darbu “Muitas noteikumu pārkāpumu analīze un to ierobežošanas iespējas” (vad. LZA īst.loc. B.Rivža).
Ainai Muškai – Dr.oec., LLU Ekonomikas fakultāte – par darbu “Tūrisma produkts un tā kvalitāte Latvijas reģionos” (vad. Dr.oec. L.Mihejeva).
Raimondam Rozenfeldam – MSc., Nacionālās Aizsardzības akadēmijas Aizsardzības zinātniskās pētniecības centra pētniekam – par darbu “Pārejas no obligātā militārā dienesta uz profesionālo dienestu pozitīvo un negatīvo aspektu analīze. LR un citu valstu pieredze” (vad. MSc. J.Mekšs).

Dītrihs Andrejs Lēbers, jurists, LZA ārzemju loceklis, LZA Goda mecenāts, Latvijas Universitātes goda doktors, Baltijas neatkarības atjaunošanas juridisko pamatu skaidrotājs u.t.t., es pat nezinu, kā vēl viņu godināt, jo “Zinātnes Vēstneša” lasītāji to visu labi zina paši, vēl varbūt der atgādināt, ka intervijā grāmatā “Skats uz Rīgu” viņš par sevi teica “Esmu latvietis, esmu rīdzinieks” (tāpat, kā cits slavens vācietis Vecais Stenders, uz kura kapa pieminekļa pēc viņa vēlmes rakstīts latwis). 4. janvārī profesors Lēbers būtu atzīmējis 82. gadskārtu, ja pagājušā gada Jāņu dienā nebūtu pārtrūcis viņa dzīves pavediens. Nu 4. janvārī tajā pašā Mencendorfa namā, kur pirms diviem gadiem savas ģimenes – dzīvesbiedres, bērnu un mazbērnu, kā arī daudzo draugu, kolēģu un cienītāju lokā viņš svinēja savu astoņdesmitgadi, pulcējās tie paši, tikai jau bez jubilāra, lai piedalītos Dītriha Andreja Lēbera piemiņas istabas atklāšanā.

Profesora Lēbera vecāsmātes namā (piedod, Andrej Volmār, bet profesors šajā namā bērnībā nav dzīvojis, tikai ciemojies, dzīvoja viņš tur tikai pēdējā laikā, kad iebrauca Rīgā), tagadējā Rīgas Vēstures un kuģniecības muzeja filiālē “Mencendorfa nams”, kas ir arī Vācbaltiešu kultūras centra “Domus Rigensis” mītne, piemiņas istaba iekārtota ar profesora mēbelēm un personīgajām lietām, kas atvestas no Hamburgas. Tur goda vietā, līdzās augstskolas beigšanas diplomam un citām regālijām, tiks novietota arī Rīgas balvas fonda Zelta diploma kopija. Šo diplomu pērnā gada nogalē būtu bijis jāsaņem izcilajam rīdziniekam, bet viņa vietā to ar ģimenes piekrišanu saņēma “Domus Rigensis” direktors Ojārs Spārītis, kurš tagad to varēja pasniegt balvas īstā laureāta mantiniekam – profesora dēlam. Pa diploma kopijai tika Mencendorfa namam un “Domus Rigensis”.

Laiks aizritēja, baudot mūziku, tuvinieku un draugu sabiedrību. Ar savu erudīciju, izcilo prātu, sirsnību un bezgalīgu Latvijas mīlestību profesors Dītrihs Andrejs Lēbers sev uzcēlis tik lielu gara pieminekli, kas nav salīdzināms ar diemžēl nopostītajām ģimenes piemiņas vietām Lielajos kapos, kur apglabāti četri profesora vecvecāki. Cilvēka labākā piemiņa ir viņa darbi.

Satura rādītājs

Latvijas Zinātnieku savienībā

2005. gada 13. janvārī notika Latvijas Zinātnieku savienības valdes sēde, kurā tika slīpēts un rediģēts LZS programmas teksts, līdz tika nolemts to ietvert Latvijas Zinātnieku savienības statūtos kā II nodaļu – “Latvijas Zinātnieku savienības mērķi un uzdevumi”. Kā zināms, jaunie statūti, kas fiksē pārmaiņas LZS sakarā ar tās pārreģistrēšanu, ir jāpieņem LZS VI kongresā š. g. maijā, tādēļ visvairāk un visemocionālāk tika runāts tieši par šo jautājumu.

Kongress vai konference? Jautājums jau izskanējis agrāk. Pēc LZS statūtiem statūtus un programmu var pieņemt un koriģēt LZS kongress, kas sanāk ne retāk kā reizi trijos gados. LZS V kongress notika 2003. gada 27. novembrī, tādēļ šogad varētu sasaukt pilnīgi normālu LZS VI kongresu un izdarīt statūtu korekciju. Taču ir runāts arī par to, ka 2005. gadā paiet 15 gadu, kopš notikusi Latvijas zinātnes reforma, sākusi darboties Latvijas Zinātnes padome un zinātnes finansēšanā ieviesta grantu sistēma. Vairāki Latvijas Zinātnieku savienības valdes un padomes locekļi, tostarp arī Jānis Stradiņš, ieteica plašāk izanalizēt šo pārmaiņu plusus un mīnusus, jo piecpadsmit gadu ir pietiekami ilgs laiks, lai novērtētu ieguvumus un zudumus, pie tam arī tāda pusapaļa jubileja. Ja to darītu tikai Zinātnieku savienības biedru lokā kongresā, tam būtu viens svars un rezonanse, bet, ja rīkotu plašāku zinātnisku konferenci, uzaicinot arī kaimiņus no Lietuvas un Igaunijas, kur zinātnes reformas gaitā bija savas īpatnības, tad izvērtējums varētu būt pamatīgāks un arī rezonanse lielāka. Valde nolēma š. g. maijā (datums tiks precizēts) rīkot starptautisku konferenci “Latvijas zinātne 15 gados” un kā vienu no tās darba kārtības punktiem paredzēt LZS VI kongresu un statūtu pieņemšanu. Konferencē varētu arī uzņemt jaunus Zinātnieku savienības biedrus. Valde uzticēja Uldim Raitumam, cilvēkam ar Otrā Pasaules latviešu zinātnieku kongresa rīkošanas pieredzi (diemžēl, šoreiz viņam pašam klātneesot), rūpēties par sponsoru finansiālu atbalstu starptautiskās konferences sarīkošanai, kā arī vērsties pie Latvijas Zinātnes padomes Zinātnes starptautiskās koordinācijas padomes.

Latvijas Zinātnieku savienības valde deleģēja savus pārstāvjus Latvijas Radošo savienību padomē. Tie ir Aina Blinkena, Rita Bebre un Aivars Āboltiņš.

Nākošā LZS valdes sēde notiks 10. februārī plkst. 16.00.

Z. K.

Satura rādītājs

2005. gads – Starptautiskais fizikas gads

ANO Ģenerālā asambleja 2005. gadu ir izsludinājusi par Starptautisko fizikas gadu. Tā ir Alberta Einšteina brīnumu simtgade, jo 1905. gadā viņš Bernē izdarīja četrus pasaulslavenus atklājumus. 2005. gadā paiet 50 gadu kopš A. Einšteins miris (1955). Fizika ir bāze dabaszinātņu izprašanai, fizikas izglītība dod rīkus veidot infrastruktūru zinātnes tālākai attīstībai, tādēļ Apvienoto Nāciju Organizācijas Ģenerālā asambleja aicina šajā gadā visiem pieejamiem līdzekļiem popularizēt fizikas zinātni. To LZA Senāta sēdē aicināja darīt Senāta priekšsēdētājs prof. Jānis Stradiņš un piebilda, ka 2005. gadā jubilejas ir arī ievērojamiem Latvijas zinātniekiem – 1785. gadā dzimis fiziķis un ķīmiķis Teodors Grothus, kurš 1805. gadā, pirms 200 gadiem, radīja savu elektrolīzes teoriju. Cits izcils fizikālais ķīmiķis Pauls Valdens 1905. gadā Rīgā atklāja savu elektrovadamības likumu.

Arī LZA prezidents prof. Juris Ekmanis uzsvēra zinātnes popularizēšanas nozīmi, it īpaši dabaszinātņu popularizēšanu, jo šobrīd Latvijā dabaszinātnes un matemātiku studē vien 5% no visa studentu skaita. Augstākās izglītības padomes priekšsēdētājs prof. Baiba Rivža gan piezīmēja, ka par valsts budžeta līdzekļiem studējošo studentu vidū dabaszinātnieki ir 20%.

Atsaucoties uz ANO Ģenerālās asamblejas aicinājumu popularizēt fiziku, Latvijas Zinātņu akadēmijas 2005. gada pirmā Senāta sēdē, kas notika 11. janvārī, vārdu deva trim izciliem Latvijas fiziķiem, kuru veikums ierakstīts LZA nosaukto 2004. gada nozīmīgāko zinātnes sasniegumu sarakstā – akadēmiķiem Mārcim Auziņam (“Vai mērījumi bez mijiedarbības spēj paaugstināt kvantu magnetometru jutību?”), Elmāram Blūmam (“Jaunas pārneses parādības ferrošķidrumos: magnētiskais Soret efekts un termoosmoze”) un Linardam Skujam (“Optiskajiem gaismas vadiem, ultravioletajai un lieljaudas lāzeru optikai lietoto stiklu pētījumi”).

Senāts apstiprināja nodaļu ekspertu komisiju slēdzienu par LZA vārdbalvu piešķiršanu, kā arī pasniedza LZA locekļu un goda doktoru diplomus tiem Rudens pilnsapulcē jaunievēlētajiem LZA locekļiem, kuri nebija klāt diplomu pasniegšanas reizē 2004. gada 17. decembrī. Diplomus saņēma goda doktors politoloģijā Ārpolitikas institūta direktors Atis Lejiņš un goda doktors medicīnā Rīgas Stradiņa universitātes rektors Jānis Vētra, Latvijas Zinātņu akadēmijas īstenie locekļi arheoloģe Ieva Ose un mākslas zinātnieks Ojārs Spārītis, kā arī korespondētājloceklis Anatolijs Šaripo.

LZA Senāts uzklausīja akadēmiķes Baibas Rivžas informāciju par jaunās LZA Lauksaimniecības nodaļas veidošanas gaitu – tā tiks apspriesta LLMZA nodaļās un prezentēta Latvijas Lauksaimniecības un meža zinātņu akadēmijas pilnsapulcē 2005. gada februārī. LZA Senāts apstiprināja akadēmiķi Baibu Rivžu par Lauksaimniecības zinātņu nodaļas vadītāja vietas izpildītāju un uzdeva viņai nodaļas organizēšanu. J. Stradiņš atzīmēja, ka Lauksaimniecības zinātņu nodaļas atjaunošana Latvijas Zinātņu akadēmijā (akadēmijas pirmsākumos tā saucās Dabas, medicīnas un lauksaimniecības zinātņu nodaļa) pēc tam, kad Hruščovs bija lauksaimniecības zinātni izdzinis no galvaspilsētām un ZA zaudēja trīs institūtus, ir loģiska un likumsakarīga.

Z.K.

* * *

Mārcis Auziņš, Latvijas Universitāte

Ir zināms, ka mēraparātu, kas darbojas, balstoties uz klasiskās fizikas principiem, mērījumu precizitāte ir ierobežota. To ierobežo statistiskie trokšņi, jo jebkurš fizikāls process pēc savas būtības ir trokšņains.

No otras puses – saistībā ar kvantu sistēmām (jeb mikroobjektiem) situācija ir vēl sliktāka, jo atšķirībā no makropasaules mikropasaulē nevar neievērot mēraparāta iedarbību uz mērāmo objektu. Sākot no kvantu fizikas pašiem pirmsākumiem 20. gadsimta 20. gados, ir bijuši centieni izveidot mērījumu metodiku, kas ļautu mikropasaulē izdarīt mērījumus, neietekmējot mērāmo objektu. Ilgus gadus tas neizdevās un tika pat uzskatīts, ka šādi mērījumi principā nav iespējami. Pazīstamākā, bet ne vienīgā diskusija šajā jautājumā ir Nila Bora un Alberta Einšteina daudzu gadu garumā noritējušais strīds par dažādiem domu eksperimentiem, kuros Einšteins piedāvāja šādu mērījumu hipotētiskas metodikas, bet Bors vienmēr spēja atrast pretargumentus un pierādīt Einšteina piedāvāto metožu neiespējamību. Tomēr 20. gadsimta beigās šādas metodes tika atrastas un praksē tika realizēti kvantu mērījumi bez mijiedarbības (Quantum nondemolishing measurements). Pašlaik šādu mērījumu teorija un eksperimentālā realizācija ir intensīvu pētījumu objekts.

Savā darbā mēs esam analizējuši iespējas kvantu mērījumus bez mijiedarbības izmantot, lai paaugstinātu magnetometru precizitāti. Mums ir izdevies pierādīt, ka, ja mērījumi tiek veikti neilgu laiku, tad kvantu magnetometra mērīšanas precizitāte var pārsniegt klasiskajā fizikā pieļaujamo robežu. Tā var tuvoties kvantu fizikas noteiktajai robežai, kas ir saistīta ar Heizenberga nenoteiktību noteiktajiem ierobežojumiem. Pašreizējās fizikas teorijas apgalvo, ka mērījumu precizitāte, ko nosaka Heizenberga nenoteiktības, ir absolūta mērījumu precizitāte. To nosaka fizikālā realitāte, un tā principā nevar tikt paaugstināta nekādos apstākļos. Taču arī šie ierobežojumi var tikt optimizēti, izmantojot tā sauktos saspiestos kvantu stāvokļus (squeezed states). Mēs savā darbā analizējam gan gaismas, gan atomu saspiesto stāvokļu iegūšanas un izmantošanas iespējas kvantu magnetometros.

Diemžēl jāatzīst, ka, ja kvantu magnetometra mērījuma izdarīšanas laiks ir liels, tad kvantu sistēmā neizbēgami notiekošie relaksācijas procesi, kvantu magnetometra darbības precizitātes augšējā robeža atkal pazemina līdz tai, ko nosaka klasiskās fizikas likumi.

1. Geremia, J.M., J.K. Stockton, and H. Mabuchi, Real-time quantum feedback control of atomic spin-squeezing. Science, 2004. 304(5668): p. 270-273.
2. Auzinsh, M., D. Budker, D.F. Kimball, S.M. Rochester, J.E. Stalnaker, A.O. Sushkov, and V.V. Yashchuk, Can a quantum nondemolition measurement improve the sensitivity of an atomic magnetometer? Physical Review Letters, 2004. 93(17) 173002

Elmārs Blūms, LU Fizikas institūts

Magnētiskie šķidrumi, dažreiz saukti arī par ferrošķidrumiem, ir jauni inteliģenti materiāli ar unikālām fizikālām īpašībām un plašām praktiskās izmantošanas iespējām. Tie ir ultradispersu ferro- vai ferrimagnētisku materiālu koloidāli šķīdumi dažādās nesējvidēs. Atkarībā no pielietošanas apstākļiem kā nesēju izvēlas dažādus ogļūdeņražus, minerālās vai sintētiskās eļļas, poliēsterus, bet bioloģisku pielietojumu gadījumā arī ūdeni. Sarežģītākā problēma ferrošķidrumu radīšanā ir supermazu daļiņu sintēze un nanodispersiju stabilizācija. Vienlaikus ar vispārzināmām koloidālās stabilitātes problēmām papildus jārisina specifiski uzdevumi, kas saistīti ar nanodaļiņu savstarpējo magnētisko mijiedarbību. Ferrokoloīdu stabilitāti var nodrošināt vienīgi tādā gadījumā, ja daļiņu izmērs nepārsniedz 8 – 10 nm, un ja izmanto jaunākās stēriskās vai elektriskās stabilizācijas metodes.

Makroskopiskā mērogā ferrokoloīdi ir līdzīgi ikdienā lietojamiem vidējas viskozitātes šķidrumiem. Nanokoloīdi ir superparamagnētiski materiāli, bez ārēja lauka tie, līdzīgi parastajiem mīkstiem magnētiskajiem materiāliem, nav magnetizēti. Toties ievietojot ārējā laukā, ferrošķidrumos novērojamas dažādas visai negaidītas parādības. Piemērām, pat ar nelielu magnētisko lauku var izsaukt specifiskas šķidruma virsmas nestabilitātes.

Tomēr ne jau ferrokoloīdu eksotiskās īpašības izsauc dažādu nozaru speciālistu interesi par jaunajiem materiāliem. Magnētiskajiem šķidrumiem piemīt plašas praktiskās pielietošanas iespējas. Sākotnēji tos izmantoja galvenokārt dažādās specifiskās ierīcēs, piemēram, hermetizācijas vajadzībām kosmosā un vakuuma tehnoloģijā, bet pamazām, pateicoties koloīdu tehnoloģijas attīstībai un pazeminoties to ražošanas izmaksām, magnētiskos šķidrumus sāk pielietot arī plaša patēriņa ierīcēs, piemēram, personālo datoru cieto disku hermetizēšanai un akustisko skaļruņu dzesēšanai.

Ideja par magnētisko šķidrumu izmantošanu skaļruņos tika izvirzīta pirms apmēram 20 gadiem. Viens no pionieriem šo pētījumu attīstībā ir arī mūsu Fizikas institūts. Iepildot magnētisko šķidrumu elektrodinamisko skaļruņu magnēta spraugā, tiek sasniegti vairāki mērķi. Vispirms, pateicoties koloīdu labai siltumvadītspējai, jūtami uzlabojas akustiskā elementa dzesēšana. Arī ferrošķidrumu viskozitāte ir ievērojami augstāka kā gaisam, tādējādi rodas iespēja novērst dažādas parazītiskas rezonanses parādības un uzlabot skaļruņu akustisko kvalitāti. Bez tam, pateicoties magnētiskiem spēkiem, atvieglojas akustiskās spolītes centrēšana skaļruņa spraugā. Visas šīs priekšrocības ir ļoti būtiskas lieljaudas skaļruņos un automašīnu audio iekārtās. Astoņdesmito gadu beigās Fizikas institūts kopīgi ar rūpnīcu ‘‘Radiotehnika” veica plašus tehnoloģiskus pētījumus magnētisko audiokoloīdu jomā. Diemžēl, rūpniecības sabrukuma dēļ šie pētījumi netika pabeigti. Šķidrumu ražošanas līnija tika izvazāta, tehniskā dokumentācija nozaudēta vai arī izvesta no Latvijas.

Tomēr arī patlaban Institūts ir iesaistīts šajos ferrošķidrumu pielietošanas jautājumos. Noslēgts sadarbības līgums starp LZA un vienu no vadošajām starptautiskām firmām ”Ferrotec-USA”, kura ražo lielāko daļu no pasaulē izmantotiem magnētiskiem audiošķidrumiem. Mēs sniedzam šai firmai regulārus tehnoloģiskos pakalpojumus, veicot dažādu koloīdu magnetogranulometrijas analīzes. Pie tam apsekoti tiek ne tikai firmas jaunradīto materiālu eksperimentālie paraugi vien. Mēs veicam arī komerciālo šķidrumu atsevišķu partiju magnētisko īpašību pārbaudes.

Magnētiskie šķidrumi audiosistēmās pakļauti ļoti smagiem ekspluatācijas apstākļiem: spēcīgam magnētiskam laukam, augstai temperatūrai un neparasti lieliem temperatūras gradientiem. Visi šie apstākļi ir liels pārbaudījums koloīdu stabilitātei. Būtisku lomu spēlē tādas parādības kā nanodaļinu termodifūzija un magnetoforēze, tās var izsaukt koloīdu fāzu separāciju un nanodaļiņu izsēšanos uz virsmām. Fizikas institūtā tiek veikti plaši ferrokoloīdu siltuma un masas pārneses parādību fundamentālie pētījumi. Laika gaitā iedibināta aktīva un produktīva starptautiska sadarbība, vecot kopīgus pētījumus koloīdu termodifūzijā, tai skaitā pievēršot uzmanību 90. gadu nogalē mūsu izvirzītai idejai par magnētisko nanodaļiņu termomagnetoforēzi (zinātniskajā literatūrā to sauc arī par ”magnētisko Soret efektu”).

Eksperimentālie pētījumi tiek veikti, izmantojot divas principiāli atšķirīgas metodes. Kopīgi ar Brēmenes Universitāti mēs veicam pētījumus par koloīdu separāciju termodifūzijas kolonā. Izstrādāta ļoti jūtīga nanodaļiņu koncentrācijas noteikšanas metode, tā nodrošina precīzus separācijas mērījumus. Izstrādāta kolonas teorija, kas no dinamiskās separācijas līknēm ļauj izskaitļot nanodaļiņu Soret koeficientu. Diemžēl, šādējādi nav iespējams noteikt koloīdu difūzijas koeficientu, kas nepieciešams, lai pilnībā raksturotu nanodaļiņu termoforētisko mobilitāti. Šai jautājumā papildus informāciju var iegūt no optiski ierosinātu termodifūzivo struktūru dinamikas pētījumiem plānos slānīšos. Atbilstoši eksperimenti tika izvērsti sadarbībā ar Pjēra un Marijas Kirī Universitāti Parīzē. Salīdzinot ar termodifūzijas kolonu, plāno slānīšu optiski ierosinātās struktūras nav sevišķi piemērotas termodifūzijas kvantitatīviem pētījumiem, toties rodas iespēja veikt ļoti precīzus difūzijas koeficientu mērījumus, bet magnētiskā lauka klātbūtnē ērti var izdarīt arī pārneses koeficientu anizotropijas pētījumus.

Magnētiskā lauka efektu eksperimentālie pētījumi ir ļoti kaprīzi, tie prasa skrupulozu attieksmi, lai novērtētu un novērstu dažādu nekontrolējamu faktoru ietekmi. Galvenie secinājumi par magnētisko Soret efektu, kas iegūti laika periodā no 1998. līdz 2002. gadam Rīgā, Brēmenē un Parīzē ir šādi:

1) eksperimenti apstiprina teorētiski prognozēto magnētiskā Soret efekta anizotropiju – laukā, kas paralēls temperatūras gradientam, Soret koeficients pieaug, turpretī transversālā laukā tas samazinās;

2) sakarā ar to, ka nanodaļiņu nulles lauka Soret koeficients ir neparasti liels, novērotais magnētiskais Soret efekts ir izteikts daudz spēcīgāk par teorētiski prognozēto.

Beidzamo rezultātu var izskaidrot ar magnētiskā lauka ietekmi uz nanodaļiņu difūzijas koeficientu, bet paralēla lauka gadījumā arī ar nekontrolētu magnētiskās konvekcijas ietekmi. Tomēr šāds secinājums ir būtiskā pretrunā ar jaunākiem rezultātiem, kas iegūti Brēmenes universitātē. Separācijas mērījumi, kas izdarīti plānā ferrošķidruma slānītī, liecina, ka paralēla lauka ietekme tik spēcīga, ka termoforēzes ātrums pat maina virzienu. Tas nav izskaidrojams ar difūzijas koeficienta izmaiņām laukā. Optiskie pētījumi liecina, ka plānā slānītī attīstās magnētiskā konvekcija. Bet tā var izsaukt vienīgi termodifuzīvo struktūru nojaukšanu, bet nekādā gadījumā ne separācijas virziena maiņu.

Analizējot Brēmenē veiktos pētījumus, jāņem vērā, ka separācijas mērījumi izdarīti slānī, ko ierobežo caurlaidīgas sienas (mikogranulēts siets). Mūsu jaunākie pētījumi liecina, ka nanodaļiņu termoforēzi porainā vidē būtiski ietekmē osmotiskās parādības. Kā zināms, koloidālo daļiņu termodifūziju izsauc t. s. ”slip” parādības, kas saistītas ar surfaktanta un daļiņu liofilizētās virsmas termodinamiskajām īpašībām. Porainā vidē adsorbcijas slānis veidojas arī uz mikrokanālu virsmas. Atkarībā no Gibbsa adsorbcijas un no Hammakera konstantes vērtībām uz katras no virsmām, rezultējošā pārnesē prevalē viens vai otrs ”slip” ātrums. Vienā no pētītajiem paraugiem, ar oktadekanolu stabilizētā koloīdā nanodaļiņu pārneses virziens porainā slānī pretējs tam, kuru nosaka daļiņu termodifūzijas koeficients.

Analoģiska situācija var veidoties arī magnētiskā lauka ietekmē. Starpība vienīgi tā, ka tagad masas pārnesi nosaka nevis virsmas spēki, bet gan līdzsvars starp magnētiskiem spēkiem, kas darbojas uz daļiņu un uz šķidruma tilpumā. Nehomogēni magnetizētā vidē ap filtra elementiem veidojas vairāki konvekcijas virpuļu pāri, viens no tiem rada makroskopisku šķidruma pārnesi virzienā paralēli temperatūras gradientam. Zīmējumos attēlotas plūsmas līnijas ap sfērisku magnētisku un nemagnētisku filtrējošu elementu gadījumā, ja ārējais lauks vērsts paralēli temperatūras gradientam. Mikrokonvekcija un vienlaicīga daļiņu magnetoforēze inducē makroskopisku masas plūsmu. Pie tam, neatkarīgi no filtrējošā elementa magnētiskajām īpašībām, daļiņas vienmēr tiek pārnestas temperatūras gradienta virzienā. Tātad, rezultējošais efektīvais Soret koeficients ir negatīvs. Pamatojoties uz analoģiju ar termoosmozi porainās vidēs, magnētiski inducēto mikrokonvektivo pārnesi var interpretēt kā specifisku magnetoosmozes parādību. Protams, magnētisko spēku tāldarbības dēļ tā novērojama vienīgi plānā filtrējošā slānī ar lielu porainību. Teorētiskie aprēķini kontekstā ar Brēmenes filtrācijas eksperimentiem šovasar tika ziņoti 6. Starptautiskajā Termodifūzijas konferencē Itālijā. Referāts izraisīja plašas un ieinteresētas diskusijas, darbs tika operatīvi publicēts Eiropas Fizikas žurnālā.

Patlaban Fizikas institūtā tiek izvērsti atbilstoši eksperimentālie pētījumi. Tika izvēlēts šķidruma paraugs, kuram termodifuzīvās īpašības ir zināmas. Rūpīgu mērījumu rezultātā tika noskaidrots, ka nanodaļiņu termoforētiskā mobilitāte, kā tas teorētiski prognozēts, nav atkarīga no magnētiskā lauka, bet magnētisko Soret efektu nosaka difūzijas koeficienta izmaiņas. Separācijas eksperimenti tiek veikti, izmantojot vienslāņa tīklveida filtru. Pirmie eksperimenti apstiprina Soret koeficienta zīmes maiņu magnētiskā laukā, aprēķinu rezultāti kvalitatīvā ziņā saskan ar Brēmenes eksperimentu rezultātiem. Patlaban Rīgā tiek veikti detalizēti eksperimenti un precīzāki skaitliskie aprēķini, izmantojot matemātisko modeli, kas tieši atbilst filtra ģeometrijai un eksperimenta apstākļiem.

Nobeigumā gribētu uzsvērt, ka vienlaikus ar zinātnisko interesi apskatītajiem pētījumiem ir arī praktiska nozīme. Bez skaļruņu dzesēšanas patlaban tiek izvērsti lietišķie pētījumi arī citos virzienos, t. sk. ar mērķi izmantot magnētiskos šķidrumus elektrisko spēka transformatoru dzesēšanai. Visas iepriekš apskatītās parādības ir būtiskas koloīdu stabilitātes problēmu risināšanai šais pielietojumos.

* * *

L.Skuja, LU Cietvielu fizikas institūts

Galvenās stiklu priekšrocības,salīdzinājumā ar kristāliskajiem optiskajiem materiāliem, ir to relatīvais lētums un iespēja izveidot praktiski jebkuras ģeometriskas formas, piemēram, daudzus km garus šķiedru optiskos gaismas vadus. Turpinoties (opto)elektronisko ierīču miniatuarizācijai, novērojama tendence lietot arvien īsākus viļņa garumus, savukārt lāzertehnikas pielietojumiem nepieciešami gaismas vadi un optiskie elementi ar augstu jaudas izturību un stabilitāti.
Absolūtā vairākumā gadījumu stiklu veidošanos nosaka zemas valences jonu (tā saukto modifikatoru, parasti sārmmetālu) klātbūtne, kuri daudzviet pārrauj ķīmiskās saites stikla struktūrā un tā nodrošina iepēju izveidototies nesakārtotai stikla struktūrai. Taču šo jonu klātbūtne tipiski samazina ultravioleto caurlaidību, un tie arī rada „vājās vietas” stikla tīklā, kurās gaismas iedarbībā veidojas punktdefekti.
Viens no nedaudzajiem izņēmumiem ir silīcija dioksīds, kurš spēj veidot stiklu arī tīrā veidā, bez modifikatoru klātbūtnes („kvarca stikls”). Kopā ar augsto Si-O saites enerģiju šī īpašība nodrošina unikālu praktiski noderīgu īpašību kopu, tai skaitā ļoti augstu optisko caurlaidību no tuvā infrasarkanā līdz vakuuma ultravioleta apgabaliem (optiskās šķiedras), noturību pret starojumu (lāzeroptika) un teicamas dielektriskās īpašības (silīcija mikroelektronika). Šī materiāla pētījumi Latvijā tika sākti pagājušā gadsimta 70. gados, pašlaik darbs šajā virzienā tiek turpināts sadarbībā ar Rietumeiropas (Vācija, Francija, Itālija) un Japānas grupām.

Modifikātoru jonu trūkums SiO2 stiklā kopā ar pozitīvajiem efektiem tomēr nes sev līdzi arī nevēlamas parādības: nesakārtotā struktūra nespēj norelaksēt un izveidojas tā sauktās „sapriegtās” Si-O saites, kuras samazina optisko caurlaidību un rada priekšnoteikumus aprauto saišu tipa punktdefektu radīšanai. Mūsu pēdējā laika pētījumi ir saistīti ar iespējām tālāk uzlabot stiklveida silīcija dioksīda optisko caurlaidību un radiācijas noturību, to leģējot nelielās koncentrācijās ar ūdeņradi un/vai fluoru.

Meklējot iespējas izmantot stikla optiskos elementus vakuuma ultravioleto F2 eksimeru lāzeru litogrāfijā, vairākās grupās tika atklāts, ka nelielas fluora piedevas (0.1%) dramatiski uzlabo stikla radiācijas noturību un caurlaidību pie lāzera viļņa garuma (157 nm). Mūsu nesenie fundamentālās absorbcijas (Urbaha) malas pētījumi liecina, ka leģēšana ar fluoru krasi palielina absorbcijas malas stāvumu. Tādējādi tika parādīts, ka fluora leģēšana krasi samazina stikla nesakārtotību, samazinot saspriegto Si-O saišu koncentrāciju.

Otra, tradicionālāka, kvarca stikla radiācijas noturības uzlabošanas metode ir tā leģēšana ar ūdeņradi. Ūdeņraža molekulas vai atomi pie istabas temperatūras samērā brīvi difundē pa stikla matricu un neitralizē starojuma radītās aprautās saites, veidojot galvenokārt silanola (Si-OH) vai hidrīda (Si-H) grupas. Notiekošie fotoķīmiskie procesi tomēr nav pietiekoši izprasti, un virknē gadījumu ūdeņraža leģēšana noved pie īpašību pasliktināšanās. Mūsu pētījumos kopā ar Japānas grupu nesen tika atrasts līdz šim nenovērots, anomāli intensīvs defektu veidošanās process fluora lāzera starojuma ietekmē. Tika noskaidrots, ka tas ir saistīts ar primārā lāzerstarojuma produkta, atomārā ūdeņraža tālāku mijiedarbību ar lokāli ierosinātu stikla matricu. Tika parādīts, ka tās rezultātā izveidojas jauni, līdz šim eksperimentāli nenovēroti defekti kvarca stiklā, kas saistīti ar divu kaimiņos esošu saišu sagraušanu silīcija-skābekļa tetraedros. Iegūtais rezultāts ļauj labāk izprast fotoķīmiskos procesus šajā materiālā, un var cerēt, ka tas palīdzēs optimizēt izmantojamo ūdeņraža leģēšanas režīmu praktiskos pielietojumos.

Satura rādītājs

Rīgā, 2004.g. 28. decembrī

Latvijas Zinātnes padome, pamatojoties uz Latvijas Republikas likumu “Par zinātnisko darbību” (20.05.98.), “Nolikumu par promocijas kārtību un kritērijiem” (MK Noteikumi Nr. 134, 06.04.99.) un LZP Promocijas padomju komisijas š.g. 9. decembra slēdzienu, nolemj:

1. Piešķirt eksperta tiesības zinātņu nozares “Enerģētika” apakšnozarēs “Elektroenerģētika”, “Elektroapgāde”, “Siltumenerģētika” un “Alternatīvās enerģijas iekārtas” šādiem zinātniekiem:

2. Apstiprināt Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) padomi ar promocijas tiesībām norādītajās zinātnes nozares “Enerģētika” apakšnozarēs, iekļaujot tajā augšminētos ekspertus.

Padome tiesīga piešķirt inženierzinātņu doktora (Dr.sc.ing.) zinātnisko grādu. Padomes pilnvaru laiks līdz 2009.g. 28. decembrim.

Latvijas Zinātnes padomes priekšsēdētājs akadēmiķis J.Ekmanis

* * *

LZP Zinātnes starptautiskās koordinācijas komisijas vadītājs akad. I. Knēts