2021-10-14, doc. Šarūnas Svirskas
2021 metų Nobelio fizikos premija įteikta trims mokslininkams, tiriantiems sudėtingas sistemas. Sudėtingomis sistemomis vadinamos tos, kuriose egzistuoja keleto tipų sąveikos tarp atskirų sistemos elementų. Vienas iš pavyzdžių yra klimatas ir jo kaita. Pusė Nobelio premijos atiteko K. Hasselmann’ui ir S. Manabe‘i, kurie ženkliai prisidėjo prie klimato kaitos ir žmogaus įtakos jai teorinio modeliavimo.
Kita premijos dalis atiteko italų mokslininkui G. Parisi. Jo tyrimų objektas yra kompleksinių medžiagų teoriniai modeliavimai. Elektriškai tvarkios medžiagos, tokios kaip feromagnetai arba antiferomagnetai, gali būti aprašyti Ising`o modeliu, kuris neblogai aprašo juose vykstančius pokyčius vykstant išoriniam poveikiui (pvz. kintant temperatūrai ar slėgiui). Tokiose medžiagose sąveikos tarp atskirų jos elementų aprašomos viena sąveikos konstanta, o pati sąveika vyksta tik tarp gretimų jos elementų. Jau minėtieji antiferomagnetai turi skirtingo ženklo sąveikos konstantas, o juose sukiniai rikiuojasi viena kryptimi (feromagnetai) arba antiparaleliai (antiferomagnetai).
G. Parisi tyrimai yra koncentruoti į medžiagas, kuriose yra sumaišomi komponentai, turintys skirtingas sąveikas (pvz., feromagnetas su antiferomagnetu). Tokiu atveju sistemoje atsiranda frustracija. Tarp vienų sistemos elementų sąveika gali būti vienokia, o tarp kitų – kitokia. Dėl šios priežasties kai kurie elementai savo orientavimąsi pasirenka atsitiktinai. Be to, dažniausiai sąveikauja ne tik artimiausi kaimynai, o tai gerokai apsunkina sistemos teorinį nagrinėjimą. Tokios medžiagos vadinamos sukininiais stiklais, orientaciniais stiklais arba dipoliniais stiklais (priklausomai nuo sąveikų prigimties).
Minėtų sistemų tyrimai gana plačiai vykdomi tiek teoriškai, tiek eksperimentiškai. TETI instituto mokslininkai tyrinėja elektrinius sukininių stiklų analogus – dipolinius stiklus. Juose sąveikauja ne sukiniai, bet atskiri dipoliai. Viena iš pagrindinių tyrimų krypčių, susijusių su stiklais, yra jų dinamikos tyrimai plačiame temperatūros intervale unikaliais eksperimentiniais metodais, kurie vystomi fizikos fakultete daugiau nei 40 metų. Tokie dinamikos tyrimai leidžia nustatyti sistemos relaksacijos lėtėjimą ir taip vadinamą užšalimą – temperatūrą, kurioje dipolių (arba spinų) relaksacija drastiškai sulėtėja ir tampa palyginama su visatos gyvavimo trukme.
Šios sudėtingos medžiagos turi ir daug praktinių pritaikymų. Jos pasižymi itin didele dielektrine skvarba, dideliu pjezoelektriniu atsaku ir elektrostrikcija. Šios savybės pritaikomos precizinėse pozicionavimo sistemose, elektronikos komponentuose, įvairiuose jutikliuose. Tiek taikymo, tiek fundamentinių tyrimų aspektus TETI mokslininkai nagrinėja kartu su kolegomis iš žymiausių pasaulio mokslo centrų.