Evropska komisija je objavila rezultate razpisa Evropskega raziskovalnega sveta (ERC) za uveljavljene raziskovalce (ERC Advanced Grant 2019). Med 1880 prijavami je ERC za financiranje izbral 185 projektov, med njimi tri projekte slovenskih vrhunskih znanstvenikov, kar pomeni novo potrditev odličnosti sedanjih in možnost za razvoj prihodnjih raziskovalcev.
 
Med tremi slovenskimi dobitniki sta dva z Instituta Jožef Stefan (IJS). Prof. dr. Peter Križan bo financiranje prejel za projekt FAIME, prof. dr. Igor Muševič pa za projekt LOGOS. Izbran je bil tudi projekt MULTraSonicA prof. dr. Mateja Praprotnika s Kemijskega inštituta (KI).


 

Futuristična tehnologija, ki bi lahko pomenila tehnološko revolucijo

 
Igor Muševič, vodja Odseka za fiziko trdne snovi na IJS in profesor na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani (FMF UL) je pridobil okoli 2,5 milijona evrov za projekt LOGOS (»Light-operated logic circuits from photonic soft-matter«). Cilj projekta je razvoj futuristične tehnologije za izdelavo logičnih vezij, ki bodo narejena iz tekočih kristalov in bodo delovala izključno na osnovi svetlobe, pojasnjujejo na IJS. Projekt sega daleč prek obstoječih tehnologij in v smeri, ki je popolnoma neraziskana, in zato predstavlja izjemen znanstveni izziv, uresničitev ciljev pa bi pomenila tehnološko revolucijo in popolno preobrazbo podatkovnih centrov in optičnih informacijskih povezav, poudarjajo raziskovalci.
 
Električna vezja v naših računalnikih temeljijo na tehnologiji iz 60. let prejšnjega stoletja, ki danes omogoča izjemno miniaturizacijo vedno bolj zmogljivih računskih naprav. A hitrost prenosa signalov po takih vezjih je omejena zaradi električnega upora snovi, zato se pri prenosu signalov sprošča toplota, ki segreva vezja in onemogoča izdelavo hitrejših in bolj zmogljivih vezij. »Zdi se, da smo dosegli skrajno mejo razvoja računske in podatkovne infrastrukture zaradi izjemno velike porabe električne energije, ki pri velikih podatkovnih centrih in superračunalnikih dosega moč manjše elektrarne,« razlagajo na IJS.

Muševič ponuja rešitev, to je uporaba svetlobe namesto elektrike in izdelava svetlobnih vezij, po katerih bo namesto elektrike tekla svetloba. »Svetloba je v resnici že zamenjala elektriko pri prenosu podatkov po optičnih kablih, kar vsi s pridom uporabljamo, ko se povežemo na internet.«
 
V projektu LOGOS bodo razvijali integrirana vezja iz tekočih kristalov, katerih posebna lastnost je, da se lahko sami od sebe sestavijo v mikroskopsko majhne laserje, sami od sebe rastejo v mikroskopsko drobna optična vlakna in se lahko med seboj trdno povežejo z vozlanjem in spletanjem tekočih kristalov. »Mikrolaser iz tekočega kristala je majhna kapljica tekočega kristala, ki lebdi v nosilni tekočini in seva lasersko svetlobo, ko nanjo posvetimo z vzbujevalno svetlobo. Tak laser izdelamo v enem koraku in v nekaj sekundah, za izdelavo podobnega laserja iz trdne snovi so potrebne ure zapletenih postopkov izdelave. Površina takega laserja je izjemno gladka, saj jo gladi površinska napetost z zunanjo nosilno tekočino. Za izdelavo tekočekristalnih laserjev potrebujemo manj energije, ker so izdelani pri sobni temperaturi, za njihovo izdelavo ne potrebujemo strupenih snovi, lahko jih izdelamo iz biokompatibilnih spojin, kemijska obdelava je enostavna. Te posebne lastnosti tekočih kristalov bodo uporabljene za razvoj logičnih vezij AND in NAND, ki bodo delovala izključno na svetlobo. Logične operacije bodo torej izvajane na svetlobnih signalih in s pomočjo svetlobe.«
 

Nova fizika osnovnih delcev

 
Približno 2,4 milijona evrov je evropska komisija namenila tudi petletnemu projektu z naslovom FAIME (»Flavour Anomalies with advanced particle Identification MEthods«), v katerem bodo iskali nove pojave v fiziki osnovnih delcev. »Osredotočili se bodo na študij nekaterih redkih razpadov mezonov B, delcev, ki nastajajo pri trkih elektronov in pozitronov v eksperimentu Belle II, ki ga izvajajo v pospeševalniku SuperKEK v Cukubi na Japonskem.
 
»Preliminarne meritve procesov, pri katerih so med razpadnimi produkti tudi nabiti leptoni (elektroni in njihovi bolj masivni partnerji, mioni in leptoni tau) namreč kažejo, da se elektroni pod določenimi pogoji obnašajo nekoliko drugače kot mioni, mioni pa drugače kot leptoni tau.« V projektu skupine fizikov z IJS in FMF UL pod vodstvom Petra Križana bodo z uporabo velikega vzorca dogodkov raziskali te in sorodne vrste procesov ter poiskali odgovor na vprašanje, ali je res kršena leptonska univerzalnost, enakost med leptoni, ki je eden od temeljev našega razumevanja interakcij med osnovnimi delci. Če bodo natančnejše meritve potrdile te prve rezultate, bo to pomenilo veliko revolucijo v fiziki osnovnih delcev, v razumevanju razvoja zgodnjega vesolja in nasploh v našem razumevanju narave. Ena od posledic kršitev leptonske univerzalnosti bi lahko bil obstoj doslej neznanih delcev, na primer tako imenovanih leptokvarkov.  




 

Mikromehurčki v bioloških tekočinah

 
Cilj petletnega projekta Mateja Praprotnika, vodje Teoretičnega odseka na Kemijskem inštitutu (KI) in redni profesor na FMF UL, kjer predava predmet molekularna biofizika, je s pomočjo novih simulacijskih modelov zagotoviti razumevanje nadzora ultrazvočne kontrole dostave zdravil ali aktivacije celic na ciljana (obolela) mesta v tkivih in razumevanje fizike pri teh procesih z metodami simulacije.
 
Mikromehurčke plina, ki so oviti v lipidne ali proteinske ovojnice, in plinske proteinske vezikle lahko uporabljamo kot prenašalce zdravil in genov pa tudi za aktivacijo celic prek ultrazvoka.
 
»Da bosta dostava zdravil in odziv mikromehurčkov na ultrazvok nadzorovana, so potrebni optimalni parametri za ultrazvočno 'razstrelitev' dostavljavcev zdravil – mikromehurčkov ali plinskih veziklov – na točno določenem ciljanem mestu v telesu. Fizikalni modeli, ki jih bodo razvili v okviru projekta, bodo omogočili pridobitev prav teh optimalnih parametrov s pomočjo intenzivnih računalniških simulacij. Gre za neinvazivno tehniko slikanja in dostave zdravil, ki bo pospešila napredek biomedicinskih ultrazvočnih aplikacij pri zdravljenju raka, različnih vnetij, bolezni srca in ožilja ter drugih,« pojasnjujejo na KI.
 
»Trenutno je naše razumevanje teh procesov omejeno, ker tudi najboljši obstoječi kontinuumski modeli plinskih veziklov ne morejo opisati kritičnih podrobnosti, kot je npr. spreminjajoča se debelina ovojnice. Prav tako ne omogočajo simulacij z več interagirajočimi plinskimi vezikli, ampak omejujejo teoretične študije na le enega. To predstavlja hudo omejitev, ker njihova dinamična interakcija z okoljem znatno vpliva na učinkovitost dostave zdravila.« 
 
Praprotnik se veseli, da bo lahko doma v Sloveniji zaradi pridobljenega projekta​ERC​, vrednega okoli 2,5 milijona evrov, sestavil skupino najboljših strokovnjakov za rešitev izjemno zahtevnega problema z veliko potencialno vrednostjo za družbo.