მიკრონაწილაკები და მაკრომიღწევები

[Moor]

ეს ლაბორატორია სტრუქტურულ კვლევათა რესპუბლიკურ ცენტრში იყო განთავსებული, სადაც მამაჩემი მუშაობდა და, ჩემდა საბედნიეროდ, მთელი ბავშვობა გავატარე. მრავალი წლის შემდეგ, ჩემს მეგობარს სტრუქტურულ კვლევათა ცენტრის შესახებ ვუამბობდი და სხვათა შორის ვუთხარი, რომ იქ დღესაც ყველაფერი ზუსტად ისევ ისეა, როგორც ჩემს ბავშვობაში იყო. სწორედ მაშინ გაგვიჩნდა ცენტრის გადაღების იდეა და მუშაობას შევუდექით.

ქალაქის ცენტრში, ტექნიკური უნივერსიტეტის პირველ კორპუსში მდებარე ლაბორატორიამდე მისასვლელად გრძელი და ხმაურიანი დერეფნები გავიარეთ, თუმცა, კვლევით ცენტრში შესვლისთანავე სულ სხვა სამყაროში აღმოვჩნდით და იმ წამსვე  ვიგრძენით, თუ რამოდენა ისტორია აქვს ამ ლაბორატორიას. 

ელექტორნული მიკროსკოპიის ცენტრი (შემდგომში სტრუქტურულ კვლევათა რესპუბლიკური ცენტრი) 1978 წელს ტექნიკური უნივერსიტეტის ბაზაზე შეიქმნა. იმ დროისთვის ულტრათანამედროვე და ძალიან ძვირადღირებული აპარატურა მაღალკვალიფიციურ პერსონალს და პროფესიონალიზმს მოითხოვდა. საქართველოში აღმოჩნდა რამდენიმე ძლიერი სპეციალისტი, რომლებიც ამ აპარატურისა და გამჭოლი ელექტრონული მიკროსკოპების მეშვეობით მეცნიერული კვლევების მაღალ დონეზე ჩატარებას შეძლებდნენ და საბჭოთა ხელისუფლებამაც მიიღო გადაწყვეტილება, ცენტრი სწორედ აქ დაეარსებინა.

ლაბორატორიის დათვალიერებისას განსაკუთრებული ყურადღება ამ სცენამ მიიპყრო: თაროზე ჩამომწკრივებული ხელსაწყოების უკან გოეთეს უზარმაზარი პლაკატია გაკრული – თითქოს მეცნიერებისა და სამყაროს შეცნობის ხელოვნების სადარაჯოზე დგასო. ფოტო: ნინო ისაკაძე

„ჩვენი ცენტრი სამხრეთ კავკასიაში ერთადერთი იყო, რომელშიც ამდენი აპარატურა იყო ერთად თავმოყრილი: ოჟე-სპექტრომეტრი (ატომის აღგზნების შედეგად ამოტყორცნილი ენერგიის მიხედვით ადგენს ატომის გვარობას), რენტგენული დიფრაქტომეტრები, ტრანსმისიური მიკროსკოპი, რასტრული მიკროსოპი და ამავე ცენტრში გაკეთებული სხვა მოწყობილობები. ეს ყველაფერი კომპლექსური კვლევის შესაძლებლობას გვაძლევდა“, – გვეუბნება პროფესორი ემერიტუსი ელგუჯა ქუთელია, რომელიც ცენტრს დაარსების დღიდან ხელმძღვანელობს.

აქ მიკროსკოპი არა მხოლოდ ნიმუშის ზედაპირის დამზერის, არამედ  მისი განჭოლვის შესაძლებლობასაც იძლევა და მორფოლიგიასთან ერთად მიკროკრისტალების ატომურ სტრუქტურასაც ადგენს, რაც იმას ნიშნავს, რომ შესაძლებელი ხდება მოლეკულურ დონეზე ცვლილებების საშუალებით მასალის თვისებების შეცვლა ან ფორმირება.

სწორედ ახალი მასალების კვლევის მეთოდების შექმნაზე მუშაობენ ცენტრში წლების განმავლობაში, მაგალითად, იკვლევენ მედეგ ნივთიერებებს, რომლებიც მაღალ ტემპერატურას უძლებს და რომლებიც შემდგომ კოსმოსური ხომალდებისა და რაკეტების ძრავების მშენებლობაში გამოიყენება.

აქ მომუშავე  მეცნიერთა ნაშრომებს და გამოთვლის მეთოდებს ევროპის, ამერიკისა და იაპონიის მაღალი დონის სამეცნიერო წრეებშიც იცნობენ. ისინი საერთაშორისო სამეცნიერო კონფერენციებზეც გამოდიან და მათი ნაშრომები ისეთ სამეცნიერო გამოცემებში ქვეყნდება და იხსენიება, როგორიცაა Acta Crystallographica, Microscopy and Analysis, Key Engeneering Materials, Acta Materialia და სხვა.

 მეცნიერები მუშაობას დღესაც აგრძელებენ და ცდილობენ ისეთი მასალები შექმნან, როგორებიცაა მაღალტემპერატურული ზეგამტარები თუ კოროზიამედეგი, ნანოკრისტალური, სალი და ტრიბოლოგიური მასალები.

ფოტოზე ვხედავთ მწერის პრეპარირებას, რომლის შემდგომ მას ოქროთი დაფარავენ, რათა ბიოლოგიური ობიექტი მიკროსკოპის ელექტრონებისთვის გახდეს გამტარი.  მიუხედავად მრავალი სირთულისა, ცენტრი კვლავ აქტიურად განაგრძნობს მუშაობას და მზად არის იმ მომენტისთვის, როდესაც ფუნდამენტური მეცნიერებები და მაღალი ტექნოლოგიების განვითარება სახელმწიფო პრიორიტეტებად იქცევა.
ფოტო: ნინო ისაკაძე

„ელექტრონული სხივის საშუალებით ნიმუშის განჭოლვისას მიიღება ეგრეთ წოდებული ელექტრონების გაბნევის სურათი, – მიხსნის ემერიტუსი პროფესორი ელგუჯა ქუთელია – ამ სურათების საშუალებით დგინდება იმ კრისტალების ატომური სტრუქტურა, რომლებშიც ელექტრონულმა სხივმა გაიარა. შესაბამისი გამოთვლებისა და კომპიუტერული მოდელირების საფუძველზე კი შესაძლებელი ხდება მყარ მასალაში მიკროკრისტალიტებს შორის თანაფარდობის დადგენა და მისი რეგულირება სასურველი თვისებების მისაღებად“.

ცენტრში 1975 წელს შეიქმნა დიფრაქციული სურათების გაშიფვრის მათემატიკური მეთოდი, რომელიც 1980 წელს დაპროგრამდა; დღეს, რამდენიმე მოდიფიკაციის შემდეგ, ნებისმიერ ლაბორატორიას, რომელსაც სჭირდება ნივთიერების ატომური სტრუქტურის დიფრაქციული კვლევა, მათ შორის ახალი ნანოტექნოლოგიური კოსმოსური  და თავდაცვითი მასალების შექმნისას, შეუძლია მისი გამოყენება.

მრავალ სხვა მიღწევასთან ერთად, ამ ცენტრში შეიქმნა ზესუფთა გალიუმის მიღების მეთოდი, თუმცა მისი მოლეკულური აგებულება ჯერ კიდევ კვლევის საგანია. სუფთა გალიუმი გამოიყენება მიკროელექტრონიკაში ყველგან, სადაც არის ელექტრონული მიკროსქემა,  მობილური ტელეფონი თუ კოსმოსური ხომალდი.

„ჩვენ სხვა სფეროში ვერ გადავალთ, ნებისმიერი ქარ-ცეცხლის მიუხედავად აქამდე მოვედით. უცხოეთის წამყვან სამეცნიერო ცენტრებთან მჭიდრო თანამშრომლობამ განაპირობა ჩვენი ცენტრის პოტენციალის სათანადო დონეზე შენარჩუნება“. – ემერიტუსი პროფესორი ელგუჯა ქუთელია, ცენტრის ხელმძღვანელი. ფოტო: ირა კურმაევა

მაღალტექნოლოგიური აპარატები მოლეკულის სტრუქტურის დადგენის საშუალებას იძლევა, მაგრამ  მოლეკულები უძრავად არასოდეს არიან და მეცნიერებს უწევთ მათი მოძრაობაში დაჭერა რენტგენის იმპულსური სხივის მეშვეობით.

ცენტრში თითქმის ყველა მოწყობილობას უკვე ვადა აქვს გასული, თუმცა მეცნიერები მუშაობას არ წყვეტენ და ცდილობენ, არ ჩამორჩნენ თანამედროვე საერთაშორისო გამოწვევებს. მიუხედავად სირთულეებისა, ისინი აქტიურად არიან ჩართულნი თანამედროვე მაღალტექნოლოგიური მასალების შექმნაში, რომლებიც ყველა სფეროში გამოიყენება, მედიცინა იქნება ეს, მაღალი ტექნოლოგიები, ნანომასალები, თუ სხვა რამ. ლაბორატორიაში ურთულესი ტექნოლოგიით იღებენ ნახშირბადის ნანომილაკებს, რომელთა საშუალებით მასალის თვისებების მოდიფიცირება ხდება. მაგალითად, ხორციელდება ხახუნის კოეფიციენტის რეგულირება, რაც იმას ნიშნავს, რომ შესაძლებელია ამ მასალის გამოყენება ნებისმიერ გარემოში, კოსმოსურ ხომალდში, უცხო პლანეტაზე მოძრავი აპარატურისთვის და ა.შ. აღნიშნული კვლევის შესახებ აშშ-ის ერთ-ერთ წამყვან სამეცნიერო ჟურნალში Metallurgical and Materials Transactions, სულ მალე  გამოქვეყნდება სტატია, რომლის ავტორები, ქართველ მეცნიერებთან ერთად, ამერიკელი მეცნიერები არიან ნიუ მექსიკოს ტექნოლოგიური ინსტიტუტიდან (New Mexico Institute of Mining and Technology).

ცოტა ხნის წინ ცენტრმა კიდევ ერთი საერთაშორისო პროექტის განსახორციელებლი თანხა მიიღო და იაპონელ და ყაზახ კოლეგებთან ერთად მუშაობას იწყებს მაღალტექნოლოგიური ნანომასალების გამოყენებით კატალიზატორების შექმნაზე, რომლებიც CO2-ის შემცირებას ისახავს მიზნად.

ეს მიკროსკოპი Zeiss M10, რომელიც 1984 წელს არის შეძენილი, ელექტრონული სხივით ნიმუშის განჭოლვის საშუალებას იძლევა და ნივთიერების ატომურ სტრუქტურას ავლენს.
ფოტო: ნინო ისაკაძე

ცენტრში ჰაერის მიკრონაწილაკებით დაბინძურების შესამცირებლადაც ხორციელდება მნიშვნელოვანი კვლევები. როგორც ბატონი ელგუჯა  მიხსნის, „მანქანის მუხრუჭების მიერ გენერირებული ნაწილაკები დიდ საფრთხეს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას. შესაბამისად, ისეთი მასალის შექმნა, რომელსაც ხახუნის მაღალი კოეფიციენტი აქვს და მიკრონაწილაკების მცირე რაოდენობას აფრქვევს ატმოსფეროში, მნიშვნელოვანი ნაბიჯია გარემოს დასაცავად, მიტუმეტეს, თუ ეს მასალა ადგილობრივი ნედლეულით მზადდება, რომელიც მრავლად მოიპოვება საქართველოში“.

სამწუხაროდ, ცენტრში მიმდინარე კვლევები არც ისე იშვიათად ჩერდება გარკვეულ ეტაპზე, რადგან აპარატურა მოძველებულია და ამ კვლევების თანამედროვე დონეზე გაგრძელების შესაძლებლობას არ იძლევა. არაერთი ვადაგასული მოწყობილობა ადგილზევე შეაკეთეს და საკუთარი ძალებით გაუხანგრძლივეს სიცოცხლე, რადგან ექსპერიმენტის შეწყვეტა მეცნიერისთვის სამყაროს დასასრულს უდრის.

ვეტერანი გუნდი იმაზეც წუხს, რომ ანაზღაურების სიმცირის გამო ახალგაზრდა მეცნიერების დაინტერესება რთულია და კვლევით ცენტრში ე.წ. ბიოლოგიური ცვლა არ ხდება. ახალგაზრდები იქ სამუშაოდ იშვიათად რჩებიან; არიან მართლაც დაინტერესებული სტუდენტები, მაგრამ საბოლოოდ ისინი მაინც სხვა – უფრო მომგებიან სპეციალობაზე გადადიან, ან უცხოეთში მიდიან. „ჩვენი ცხოვრება  ფანატიზმთან არის გათანაბრებული, სხვანაირად შეუძლებელია. მეცნიერება მთლიან თვითშეწირვას ითხოვს“, – დანანებით მეუბნება ბატონი ელგუჯა, თუმცა რამდენიმე ახალგაზრდა თანამშრომელს მაინც შეხვდებით ცენტრში. მათ შორისაა ლილი ნადარაიაც. „გამოცდილ მეცნიერებთან მუშაობის ერთ-ერთი უდიდესი პლუსი ისაა, რომ მათი ყოველი სიტყვა მნიშვნელოვანია და მუშაობის ყოველი დღე – საინტერესო. ამ ადამიანებმა, ბევრი ქარცეცხლის მიუხედავად, შეინარჩუნეს  ცენტრი და არ შეწყვიტეს მუშაობა, – მეუბნება ლილი, – ერთ-ერთი ხელსაწყო, რომლითაც ვმუშაობთ, ასაკით ჩემზე უფროსია, ჩართვამდე „ხელოვნური სუნთქვის“ ჩატარება სჭირდება, მაგრამ საინტერესო ის არის, რომ ამითაც შესაძლებელია მიიღო მნიშვნელოვანი შედეგი. აქ მეტი ფიქრი და შემოქმედებითობა გჭირდება, ბევრი სხვა დარგის ცოდნა და მრამალმხრივი აზროვნება. ამოცანები, რომელთა გადაჭრაც ჩვენ გვიწევს, კარგად აღჭურვილ უცხოურ ლაბორატორიებში საერთოდ არ დგას – ავტომატურად რეგულირდება“.

• 
  გალერეის გახსნა
• 
  გალერეის გახსნა
• 
  გალერეის გახსნა
• 
  გალერეის გახსნა

მინაწერის გახსნა

მინაწერის დახურვა

დიდი და საინტერესო დერეფნის ერთ-ერთი დეტალი, ამჟამად გამოუყენებლი, მაგრამ მრავალი ექსპერიმენტის მონაწილე ხელსაწყო. ფოტო: ნინო ისაკაძე

ცენტრის ყველაზე ახალგაზრდა თანამშრომელი ლილი ნადარაია: „მეცნიერებას ვერ მივატოვებ, რადგან ის ძალიან აზარტულია და ჩათრევა იცის“. ფოტო: ირა კურმაევა

ოჟე-სპექტრომეტრის ოთახში აპარატურა სიცოცხლის უკანასკნელ წუთებს ითვლის, მაგრამ ექსპერიმენტი არ ჩერდება. ფოტო: ირა კურმაევა

მოწყობილობის შიგნით კოსმოსური ვაკუუმია შექმნილი; უფროსი მეცნეირ-თანამშრომელი, ბესიკ ერისთავი, ნივთიერების რამდენიმე ათეულ ატომს აფიქსირებს. ფოტო: ნინო ისაკაძე

გააზიარეთ ფოტო

• 
• 
• 
• 

მინაწერის გახსნა

მინაწერის დახურვა

დიდი და საინტერესო დერეფნის ერთ-ერთი დეტალი, ამჟამად გამოუყენებლი, მაგრამ მრავალი ექსპერიმენტის მონაწილე ხელსაწყო. ფოტო: ნინო ისაკაძე

ცენტრის ყველაზე ახალგაზრდა თანამშრომელი ლილი ნადარაია: „მეცნიერებას ვერ მივატოვებ, რადგან ის ძალიან აზარტულია და ჩათრევა იცის“. ფოტო: ირა კურმაევა

ოჟე-სპექტრომეტრის ოთახში აპარატურა სიცოცხლის უკანასკნელ წუთებს ითვლის, მაგრამ ექსპერიმენტი არ ჩერდება. ფოტო: ირა კურმაევა

მოწყობილობის შიგნით კოსმოსური ვაკუუმია შექმნილი; უფროსი მეცნეირ-თანამშრომელი, ბესიკ ერისთავი, ნივთიერების რამდენიმე ათეულ ატომს აფიქსირებს. ფოტო: ნინო ისაკაძე

თუმცა ისიც უნდა ითქვას, რომ მაშინაც, როდესაც ტექნიკური მეცნიერების ფაკულტეტზე საკმაოდ ბევრი ახალგაზრდა აბარებდა, საბოლოოდ არჩეულ პროფესიას ძალიან ცოტა მიჰყვებოდა, მაგალითად, 1972 წლის გამოშვების 52 კურსდამთავრებულიდან მეცნიერებაში მხოლოდ ხუთი დარჩა, მაგრამ ის, ვინც დარჩა, ბატონი ელგუჯას სიტყვებისა არ იყოს, საკუთარი საქმისადმი მართლაც რომ ფანატიკური სიყვარულით გამოირჩეოდა. მათი დამსახურებაა ისიც, რომ 90-იანი წლების არეულობასა და ძარცვას  გადაურჩა ეს უნიკალური ლაბორატორია. მეცნიერებს ხშირად უწევდათ გარკვეული ტექნიკის დროებით სახლში წაღება, თუმცა მეცნიერული კვლევა მაინც არ შეუწყვეტიათ. იმ წლებში ფაქტიურად აუნაზღაურებლად, მხოლოდ ენთუზიაზმზე დაყრდნობით სრულდებოდა კვლევითი სამუშაოები. ამან საშუალება მისცა ცენტრის თანამშრომლებს, უპრობლემოდ აეწყოთ ფეხი მსოფლიო მეცნიერებაში მიმდინარე პროცესებისთვის მდგომარეობის ოდნავი გაუმჯობესებისთანავე და ჩართულიყვნენ საერთაშორისო ფონდების მიერ დაფინანსებულ პროექტებში, თუმცა 90-იანმა წლებმა აქაურობასაც დაასვა დაღი – სწორედ ამ პერიოდში შემცირდა ცენტრის თანამშრომელთა რაოდენობა 40-იდან 12-მდე.

ინჟინერ-ტექტნოლოგ თენგიზ კუკავას სამუშაო ოთახი მხოლოდ უცხო თვალისთვის არის ქაოტური; მისთვის ეს სამყარო სრულიად კანონზომიერი და მოწესრიგებულია. 
ფოტო: ირა კურმაევა

„სამეცნიერო მუშაობა, მეცნიერული აზროვნება და კვლევის მეთოდი წარმოადგენს  მუდმივი ფიქრის პროცესს. კონკრეტული ამოცანის გადაწყვეტაზე შეიძლება შენს გონებაში 10 და 20 წელი ფიქრობდე. ძალიან უნდა გაინტერსებდეს და ამისი ჟინი უნდა გქონდეს, სხვანაირად არ იქმნება ახალი სამეცნიერო პროდუქტი. ჩვენ ერთგვარი ფსიქოტიპები ვართ, რომლებსაც მეცნიერული კვლევა ყველაფერს ურჩევნიათ“, – მეუბნება მამაჩემი, ემერიტუსი პროფესორი თემურ ძიგრაშვილი. სწორედ მასთან ხელჩაკიდებული მივედი პირველად ცენტრში და მას შემდეგ, რაც პირველად ჩავიხედე მიკროსკოპში მოოქრული ხოჭოს სტრუქტურის დასათვალიერებლად, აღფრთოვანება არ დამიკარგავს მამაჩემისა და მისი კოლეგების მიმართ.

მეცნიერების ოჯახში ბავშვები განსხვავებულად იზრდებიან; მაგალითად, თუ შემთხვევით წაიქეცით, მოფერებასა და ნუგეშის სიტყვებს აუცილებლად დაუმატებენ, რომ ეს გრავიტაციის გამო მოხდა. მახსოვს, ჩერნობილის კატასტროფის შემდეგ პირველად მივდიოდით რაჭაში. მამას თან სპეციალური ხელსაწყო ჰქონდა, პერიოდულად ჩერდებოდა, რადიაციის ხარისხს ზომავდა და მხოლოდ ამის შემდეგ განვაგრძობდით გზას. ამის შემხედვარე ყველას დაცულობის განცდა გვეუფლეობდა. თუმცა, მეცნიერებზე ფიქრისას ყველაზე მეტად ერთი რამ მახსენდება: ისინი არასოდეს კარგავენ ბავშვური გაკვირვების უნარს. მე თვითონ ვარ იმის მოწმე, რომ მეცნიერები თავიანთ საქმეს ანგარებით ან მოგების მიზნით კი არ აკეთებენ, მათი ძირითადი მამოძრავებელი ძალა ცნობისმოყვარეობა და სამყაროს შესწავლის დაუძლეველი სურვილია. ალაბთ, სწორედ ეს არის მეცნიერული ჟინის მთავარი მამოძრავებელი ძალა, რომლიც ამ ადამიანებში არასოდეს ნელდება.

რუსუდან ძიგრაშვილი პირველად გვევლინება ავტორის ამპლუაში, ის რეგულარულად თარგმნის ჩვენი ჟურნალისთვის. ნინო ისაკაძე და ირა კურმაევა ხშრიად თანამშრომლობენ National Geographic – საქართველოსთან, მათი ნამუშევარი დაიბეჭდა საქართველოს დემოკრატიული რესპუბლიკის 100 წლის იუბილისადმი მიძღვნილ, 2018 წლის საიუბილეო ნომრის ყდაზე.

The post მიკრონაწილაკები და მაკრომიღწევები appeared first on National Geographic Magazine - საქართველო.