Fizikas doktorants Andris P. Stikuts: zinātniskā pētniecība ir saspēle starp pieredzi un radošumu

Kā bakalaura, tā maģistra grādu fizikā Andris ieguvis ar izcilību, paralēli rīkojis Jauno Fiziķu skolas nodarbības un vadījis tur lekcijas, aktīvi iesaistījies fizmatu sabiedriskajā dzīvē. Patlaban profesora Andreja Cēbera vadībā talantīgais fiziķis turpina doktora studijas LU Fizikas, matemātikas un optometrijas fakultātē. Turklāt daļa pētniecības darbu veikta Parīzē, sadarbojoties ar savas nozares profesionāļiem, gūstot neatsveramu pieredzi, kā arī strādājot ar augsta līmeņa eksperimentālo nodrošinājumu. Kā atzīst stipendijas ieguvējs, ar mecenāta “Mikrotīkls” un LU fonda atbalstu doktora studijas aizrit sekmīgāk. Andris Pāvils Stikuts stāsta ar savu pētījumu un radošā veidā skaidro dažādus novērojumus. Iepazīsti magnētismu arī tu!

Ar magnētiem spēlējoties

Mēs katrs kādreiz esam spēlējušies ar magnētiem. Noliec uz galda viena centa monētu, kustini zem galda gana stipru magnētu, un tas ir pietiekami, lai liktu monētai skraidīt līdzi. Skat, tu tagad vari nogādāt monētu, kur vien vēlies, nepieskaroties galda virspusei un pašai monētai! Vēl labāk, šādi tu vari kustināt ne tikai monētu, ko varētu mierīgi arī paņemt pirkstos, bet arī maziņu dzelzs skaidiņu, ko citādāk pārvietot būtu grūti. Tieši šādu pašu ideju var izmantot medicīniskiem nolūkiem. Pacientam ievada asins sistēmā zāles un tad no ārpuses, izmantojot magnētisko lauku, neinvazīvi nogādā audos, kuros tās ir paredzētas.

Izrādās, ir iespējams izveidot magnētisku šķidrumu, kas tāpat kā dzelzs, pievelkas pie stiprāka magnētiskā lauka. Turklāt, tā kā magnētiskā šķidruma materiāls nav cietā agregātstāvoklī, ar magnētisko lauku to iespējams ne tikai pārvietot, bet arī izmainīt tā formu. Sākotnēji magnētiskie šķidrumi tika izveidoti NASA, lai bezsvara stāvoklī ar magnētiem nodrošinātu degvielas plūsmu raķetēs. Mūsdienās tie atrodami dažādos industriālos pielietojumos, piemēram, kustīgos savienojumos, kur tas kalpo par izolāciju un lubrikantu, ko vietā notur magnētiskais lauks.

Saredzot perspektīvu medicīnā

Manu pētījumu objekts ir mikroskopiski magnētiskā šķidruma pilieni. Tie ir veidoti uz ūdens bāzes, turklāt no netoksiskiem materiāliem, tāpēc tie ir daudzsološi bioloģiskiem pielietojumiem. Varam iztēloties situāciju, kur šādos magnētiskos pilienos mēs ieslēdzam kādu vielu, kas nogalina šūnas. Ar šo vielu mēs gribētu nogalināt tikai ļaundabīga audzēja šūnas, tāpēc pēc šo pilienu ievadīšanas asinsritē mēs ar magnētisko lauku nogādājam tos klāt pie audzēja. Pa ceļam mēs, mainot magnētiskā lauka parametrus, izmainām piliena formu tā, lai tas izstiepjas un spēj izkļūt cauri šaurākiem asinsvadiem, ja tas ir nepieciešams. Visbeidzot, kad pilieni ir sasnieguši savu mērķi, mēs, palielinot magnētiskā lauka stiprumu, pārplēšam tos un atbrīvojam tajos esošo saturu, nogalinot audzēja šūnas.

Lai šādu scenāriju varētu droši izspēlēt, ir nepieciešams saprast, kā tieši magnētiskais lauks ietekmē magnētiskos pilienus. Tieši ar to es nodarbojos savā pētniecībā, kuru iespējams iedalīt divos virzienos. Pirmais ir magnētisko pilienu formas izmaiņas magnētiskā lauka iedarbībā. Jau iepriekš bija zināms, ka magnētiskie pilieni izstiepjas magnētiskā lauka virzienā, un rotējošā magnētiskā laukā tie saplacinās. Lai to aprakstītu, izveidoju datorsimulāciju, kas izrēķina to, kā piliens mainītu formu. Tādējādi būs iespējams noteikt, kāds magnētiskais lauks ir jāpieliek, lai liktu pilienam pieņemt to formu, kāda nepieciešama šajā brīdī.

Kad nejaušs novērojums kļūst par atklājumu

Otra mana pētījuma daļa saistās ar magnētisko pilienu kolektīvās uzvedības izpēti. Ikdienā ir sastopami daudzi gadījumi, kur vairāku vienību kopums rada izpausmi, kas nepiemīt vienai pašai vienībai. Piemēram, vairākas ūdens molekulas apvienojas pilienā, kurš var slapināt virsmu, kaut gan neviena no molekulām pati nav slapja. Vai arī cilvēki stadionā viens pēc otra pieceļas kājās, un apkārt sāk skriet vilnis. Līdzīgi savos pētījumos es novēroju, ka magnētiski pilieni, savstarpēji mijiedarbojoties, spēj sastāties sakārtotā struktūrā – “kristālā”, kas rotē. Saprast šādu magnētisko pilienu kolektīvo uzvedību ir svarīgi, ja vēlamies pārvadāt asinsvados vairāk nekā vienu pilienu reizē.

Zinātniskā pētniecība ir saspēle starp pieredzi un radošumu. No vienas puses ir svarīgi lasīt, mācīties un apgūt to, ko gudri cilvēki pirms tevis ir darījuši, lai redzētu aptuveno virzienu, kurā ceļš ved. Bet, no otras puses, lai atklātu ko patiešām negaidītu, nedrīkst aizmirst nedaudz spēlēties un uzdot “Kas būtu, ja…?” jautājumus. Piesakoties finansējumam, zinātnieki bieži tiek motivēti izvēlēties konservatīvus pētniecības virzienus, kas sola rezultātus, kas vēlāk būs skaidri parādāmi atskaitēs. Tādēļ mums būtu vērtīgi atbalstīt radošumā jaunos zinātniekus, neuzliekot viņiem pārāk stingrus grožus. Es magnētisko pilienu kolektīvo uzvedību ievēroju netīšām, starp mērījumiem spēlējoties ar magnētiskā lauka veidiem un skatoties mikroskopā, kas notiek. Jūtos pateicīgs mecenātam “Mikrotīkls” un LU fondam par finansiālo atbalstu un to, ka varēju iekļaut savā pētniecībā šo interesanto parādību, neuztraucoties, ka tas nebija tas, ko sagaidīju, piesakoties doktorantūrā.

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.