Doktorante Inga Pudža pēta materiālu struktūru, izmantojot sinhrotronu starojumu

Starp Ingu un izcilību ir liekama vienlīdzības zīme. Jau no pamatstudiju laika Ingas Pudžas ikdiena aizrit LU Cietvielu fizikas institūtā – kā bakalaura, tā maģistra dabaszinātņu grāds fizikā LU fizmatos iegūts ar izcilību. Ar mecenāta “Mikrotīkls” un LU fonda administratīvu atbalstu jaunā zinātniece spējusi iegūt augstvērtīgus rezultātus, kas pavērs jaunas iespējas cietvielu fizikas jomā.

Pastāsti par savām pētnieciskajām gaitām!

Strādāju LU Cietvielu fizikas institūtā EXAFS spektroskopijas laboratorijā Dr.phys. Alekseja Kuzmina vadībā. Sarežģītais laboratorijas nosaukums zinātnieku vidū asociējas ar rentgenabsorbcijas spektroskopiju, kas arī ir tas lauciņš, uz kuru laboratorija fokusējas.

Mana pētījuma tēma ir “Funkcionālo materiālu eksperimentālie un teorētiskie pētījumi sensoru pielietojumiem”. Promocijas darbā uzsvars tiek likts uz termohromiem materiāliem, kas maina savu krāsu un struktūru temperatūras ietekmē.

Mans uzdevums ir veikt dažādu materiālu strukturālos pētījumus ar mērķi izprast šo materiālu strukturālo īpatnību saistību ar to īpašībām. Viena no svarīgākajām darbā izmantotajām eksperimentālajām metodēm ir rentgenabsorbcijas spektroskopija, kas ļauj veikt pētījumus atomārā līmenī. Latvijā esam vienīgā zinātnieku grupa, kas nodarbojas ar šādiem pētījumiem. Šie eksperimenti tiek veikti Eiropas sinhrotronos, piemēram, DESY (Vācijā), ELETTRA (Itālijā), SOLEIL (Francijā), kur tiek iegūti augstas kvalitātes eksperimentālie dati, kuri pēc tam tiek analizēti vairāku mēnešu garumā. Šogad visi ieplānotie eksperimenti tika pārcelti uz rudeni.

Sinhrotrons PETRA III Vācijā (© DESY) un tā eksperimentālā līnija sinhrotronā, ar kuru strādāja I. Pudža.

Ar ko ir unikāls tavs pētījums?

Detalizēta datu analīze tiek veikta, izmantojot laboratorijā nesen izstrādāto apgriezto Monte-Karlo metodi ar evolucionārā algoritma pieeju, kas dod ievērojamu pievienoto vērtību veiktajam eksperimentam. Būtībā tiek modelēta materiāla struktūra, struktūras modelim tiek rēķināts teorētiskais rentgenabsorbcijas spektrs, kas tiek salīdzināts ar eksperimentā iegūto. Šo aprēķinu veikšanai tiek izmantots CFI pieejamais LASC superdators, un aprēķini atkarībā no materiāla var ilgt no dažām dienām līdz pat nedēļām. Liela daļa laika tiek veltīta šo aprēķinu veikšanai, zinātniskās literatūras lasīšanai un iegūto rezultātu interpretēšanai.

Doktora darba ietvaros pētu vairākus materiālus, kas maina savu krāsu, izmainot ārējos apstākļus, piemēram, temperatūru, spiedienu. Tāpat pētu, kā iespējams mainīt materiāla īpašības, mazliet variējot ar tā sastāvu. Pētījumā izmantoju vairākas eksperimentālās un teorētiskās metodes, lai izvērtētu šo materiālu potenciālu sensoru pielietojumiem.

Mg.phys. Inga Pudža gatavo paraugus mērījumiem. Rezultāti atspoguļoti publikācijā par vara molibdātu pie augstām temperatūrām (I. Jonane, A. Anspoks, G. Aquilanti, A. Kuzmin, High-temperature X-ray absorption spectroscopy study of thermochromic copper molybdate, Acta Mater. 179 (2019) 26-35.).

Kā tavai zinātniskajai darbībai ir palīdzējusi stipendija?

“Mikrotīkls” stipendija un LU fonda atbalsts šo gadu laikā man ir ļāvusi augt – gan profesionāljā jomā, gan personiskajā dzīvē. Radās sajūta, ka studenta statuss vairs nepiestāv. Stipendija ļāva darīt sirdij tīkamu darbu un nodrošinājā stabilu pamatu zem kājām. Katru mēnesi tā motivēja darbus izdarīt vairāk un labāk, tajā pašā laika radīja apziņu, ka esmu novērtēta. Ja es nesaņemtu šo stipendiju, iespējams, mans ceļš būtu ar daudziem līkločiem, bet zinātne kā magnēts nebeigtu pievilkt. Man ir liels prieks, ka varu strādāt jomā, kas atbilst manai iegūtajai izglītībai. Šobrīd stipendija ir vislabākais motivators, lai virzītu disertāciju finiša taisnē.

Kāpēc, tavuprāt, ir svarīgi atbalstīt jaunos pētniekus?

Cilvēki, kas izvelējušies savu soļus spert zinātnē, noteikti ir ar lielu potenciālu. Kuram katram tas nav pa spēkam. Tas prasa daudz laika, enerģijas un neatlaidību. Un, ja jaunais pētnieks var visus savus spēkus novirzīt konkrētam mērķim, tad rezultāts noteikti būs labs. Saņemot šādu atbalstu, rodas tikai papildus tieksme pēc izcilības, un tas viss vainagosies tikai ar vēl lielākiem sasniegumiem.

Ko līdz šim esi paveikusi?

Kopš sāku strādāt CFI bakalaura studiju laikā, man bijusi iespēja piedalīties 10 eksperimentos dažādos sinhrotronos, esmu prezentējusi rezultātus 14 starptautiskās konferencēs un esmu autore vai līdzautore 15 zinātniskajiem rakstiem. Doktora darbā, protams, tiks iekļauta tikai daļa no visiem rezultātiem. Manas doktorantūras studijas jau tuvojas izskaņai. Ir paveikts daudz, respektīvi, daudzi eksperimenti un simtiem aprēķinu, un tagad atlasu to, ko vēlos iekļaut disertācijā. Esmu izpētījusi vara molibdāta (CuMoO₄) strukturālās izmaiņas temperatūras ietekmē plašā temperatūras diapazonā (no -263 līdz +700°C), tāpat ir pētīts, kā iespējams ietekmēt materiāla īpašības, veidojot cietos šķīdumus (CuMo_1-xW_xO₄ un Cu_1-xZn_xMoO₄). Mēs esam detalizēti izpētījuši strukturālās izmaiņas šajos materiālos, notiekot fāžu pārejām, kuras korelē ar materiāla krāsu, kā arī noskaidrojuši, kādu ietekmi rada cinka un volframa klātbūtne dažādās koncentrācijās. Mēs novērojām interesantas sakarības eksperimentālajos rentgenabsorbcijas spektros un izstrādājām metodoloģiju to interpretēšanā.

Rentgenabsorbcijas spektroskopijas jomā sāku justies kā zivs ūdenī. Šo gadu laikā esmu iepazinusies arī ar tādām perspektīvām eksperimentālajām metodēm kā rentgenstaru difrakciju (XRD), rentgenstaru fotoelektronu spektroskopija (XPS), rezonanses rentgenstaru emisijas spektroskopija (RXES), par ko man ir liels prieks. Doktorantūras studijas ir bijušas aizraujošas un piesātinātas, un tas ir tikai sākums manā zinātnieces karjeras ceļā.

Inga gatavojas zemo temperatūru mērījumiem ar šķidro slāpekli. Prezentē savu pētījumu EMRS Fall 2019 konferencē, Polijā. Foto no personīgā arhīva.

Par Latvijas Universitātes fondu

Jau kopš 2004. gada Latvijas Universitātes fonds nodrošina iespēju mecenātiem un sadarbības partneriem atbalstīt gan LU, gan citas vadošās Latvijas augstskolas, tā investējot Latvijas nākotnē. LU fonda prioritātes ir atbalstīt izcilākos studentus un pētniekus, veicināt modernas mācību vides izveidi, kā arī universitātes ēku būvi un rekonstrukciju.