Kolejni dwaj naukowcy z Polski zdobyli prestiżowe granty European Research Council. W gronie 400 laureatów ERC Starting Grants znaleźli się: dr hab. inż. Maciej Trusiak z Politechniki Warszawskiej i dr inż. Łukasz Sterczewski z Politechniki Wrocławskiej.
Europejska Rada ds. Badań Naukowych ogłosiła wyniki konkursu, w którym o granty ubiegali się naukowcy od 2 do 7 lat po doktoracie. Maksymalna wartość dofinansowania wynosi 1,5 mln euro (w uzasadnionych przypadkach kwota może być zwiększona o kolejne pół mln euro). W tej edycji wpłynęło 2696 wniosków. Do finansowania skierowano 400 projektów o łącznej wartości 628 mln euro. Oznacza to, że wskaźnik sukcesu w tej edycji StG wyniósł 14,8%. Przyznane środki pozwolą na stworzenie około 2600 miejsc pracy dla postdoków, doktorantów i innych pracowników. Laureaci pochodzą z 44 państw, głównie z Niemiec (66), Włoch (57) i Francji (32). Swoje badania będą prowadzić na uczelniach i ośrodkach badawczych w 24 krajach, głównie w Niemczech (87), Francji (50) i Holandii (44). W tym gronie są także naukowcy z Polski.
Dr hab. inż. Maciej Trusiak z Wydziału Mechatroniki Politechniki Warszawskiej jest pierwszym badaczem tej uczelni, który otrzymał grant ERC. Jego projekt „Lensless label-free nanoscopy” (NaNoLens) dotyczy wykorzystania bezsoczewkowej mikroskopii holograficznej i promieniowania w głębokim nadfiolecie w wysokoprzepustowym obrazowaniu żywych komórek. Na 5-letnie badania dostał 1,5 mln euro.
W naukach biologicznych i biomedycznych kluczowe jest obrazowanie żywych komórek bez ingerencji, ale również w szerokim polu widzenia. Za pomocą standardowego mikroskopu można obserwować w wysokiej rozdzielczości od jednej do pięciu komórek z całej hodowli. Trzeba mieć szczęście, żeby trafić na moment i przestrzeń, kiedy i gdzie komórki zachowują się w sposób interesujący dla biologów i innych naukowców, biomedyków czy laborantów. Metodą, która w sposób naturalny radzi sobie z problemem ograniczeń pola widzenia, jest bezsoczewkowa mikroskopia holograficzna.
Wykorzystuje ona fizyczne podstawy poosiowej holografii, wprowadzone przez Dennisa Gabora, za co uzyskał nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w roku 1971. Komputerowa rekonstrukcja hologramu prowadzona jest w pełnym rozmiarze czujnika w celu uzyskania informacji o obiekcie bez stosowania znaczników. Cały układ składa się z kamery, która rejestruje obraz (hologram), przed nią znajduje się badana próbka, którą oświetla źródło światła. Część światła rozprasza się na komórkach, dając informację, a część pozostaje nierozproszona. Dwie wiązki tworzą przeogniskowany hologram, który rejestrowany jest na kamerze. Nie widać jednak próbki, tylko jej cień holograficzny.
Możemy imitować numerycznie propagację światła w przestrzeni. Po rekonstrukcji hologramu (propagacji in silico) naszym oczom ukazuje się obraz podobny do tego jak w przypadku standardowego mikroskopu, gdybyśmy fizycznie dostrajali ostrość, ale w tym przypadku robimy to na komputerze – tłumaczy prof. Maciej Trusiak. – Rekonstruujemy numerycznie zarejestrowane wcześniej dane holograficzne. Algorytmem, obliczeniami wydobywamy z nich to, czego nie widać, czyli ilościowy kontrast fazowy ostrej próbki – dodaje.
Pierwszym w historii swojej uczelni laureatem grantu ERC został również dr inż. Łukasz Sterczewski z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów Politechniki Wrocławskiej. W swoich badaniach będzie rozwijał technologię fal terahercowych. To jedna z najmniej zbadanych części widma promieniowania elektromagnetycznego. Naukowcy na całym świecie starają się znaleźć sposób na ich szersze i bardziej efektywne wykorzystanie, a jeśli im się uda, to efektem mogą być przełomowe rozwiązania technologiczne w wielu dziedzinach – od medycyny, przez bezpieczeństwo, aż po eksplorację kosmosu.
Fale terahercowe (THz) to obszar widma elektromagnetycznego, który posiada cechy zarówno klasycznych fal radiowych, jak i światła. To sprawia, że fale THz mają wiele unikalnych właściwości – mówi dr inż. Łukasz Sterczewski. – Dlatego do ich ujarzmienia potrzebne jest połączenie dwóch różnych dziedzin. Jedną z nich jest elektronika, gdzie mamy fale mikrofalowe i radiowe, a drugą fotonika, czyli świat optyki i fal świetlnych – dodaje.
Tego typu fale są niewidoczne, dlatego nie można ich tak łatwo zwizualizować, ale ich wykorzystywanie dostarcza wielu cennych informacji. Takie technologie są np. wykorzystywane w skanerach lotniskowych, które w sposób nieinwazyjny potrafią prześwietlić pasażera i sprawdzić, czy nie ma na przykład ukrytej broni.
Ze względu na to, że mają wyższą częstotliwość niż klasyczne promieniowanie mikrofalowe, pozwalają na uzyskanie obrazu w wysokiej rozdzielczości, a dodatkowo niosą też informację chemiczną. Czyli jeśli ktoś próbuje przemycić narkotyki lub inne nielegalne substancje na pokład samolotu, to przy użyciu fal terahercowych jesteśmy w stanie to wykryć – tłumaczy naukowiec.
Jednym z najciekawszych obszarów, w których można wykorzystać fale terahercowe, jest jednak wykrywanie podróbek leków, ponieważ pozwalają one na porównanie badanej substancji z oryginalną próbką. W ten sposób bez otwierania opakowania można też stwierdzić, czy dany lek jest przeterminowany i czy nadaje się dalej do użycia. Fale terahercowe mogłyby również znaleźć zastosowanie w badaniach dzieł malarskich. Pozwalają bowiem na rozdzielenie poszczególnych warstw farb i szkiców na płótnie, a co za tym idzie sprawdzić, jak dane dzieło powstawało. Dużym problemem w wykorzystaniu tego typu rozwiązań na szerszą skalę, jest jednak brak odpowiedniej technologii. Obecnie stosowanie fal terahercowych jest bowiem w wielu przypadkach ograniczone do warunków laboratoryjnych i wymaga specjalistycznego sprzętu. To właśnie z tym wyzwaniem chce się zmierzyć dr inż. Łukasz Sterczewski w swoim projekcie.
Można powiedzieć, że moje badania mają na celu demokratyzację tej technologii, czyli danie ludziom dostępu do unikalnego zakresu spektralnego. Zaproponowałem miniaturyzację i stworzenie przenośnych urządzeń pracujących w temperaturze pokojowej, których wykorzystanie byłoby proste i efektywne – wyjaśnia. – Mowa tutaj o systemie, który będzie wykorzystywał do skanowania pojedynczy piksel i docelowo miałby wielkość latarki. Żeby osiągnąć sukces musimy jednak przełamać wiele barier, takich jak np. problem sprzężenia optycznego czy odpowiedniego dostrojenia parametrów laserów, gdzie niewielkie zmiany mogą mieć kolosalny wpływ na uzyskane wyniki – dodaje.
Jeszcze przed złożeniem wniosku do Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych zapoczątkował powstanie Laboratorium Optoelektroniki Terahercowej. Powstaje ono dzięki wsparciu infrastrukturalnemu Narodowego Laboratorium Fotoniki i Technologii Kwantowych (NLPQT), czyli konsorcjum złożonego z wiodących w kraju jednostek naukowych zajmujących się badaniami w zakresie m.in. informatyki kwantowej i inżynierii kwantowej. Na wyposażeniu znalazły się tam m.in. bolometr nadprzewodzący, czyli urządzenie pozwalające na wykrycie nawet najmniejszych ilości promieniowania THz, kriostaty optyczne umożliwiające utrzymywanie próbek w bardzo niskich temperaturach czy różnego rodzaju lasery emitujące światło w kolorach niewidocznych dla ludzkiego oka. Na projekt „TeraERC – Chip-based room-temperature terahertz frequency comb spectrometers” przyznano 1,5 mln euro.
Łącznie z dzisiejszymi do Polski trafiło już 75 grantów ERC wszystkich kategorii, w tym 45 Starting Grants, 14 Consolidator Grants, 9 Advanced Grants, 6 Proof of Concept Grants i 1 Synergy Grant.
MK, źródło: PW, PWr