Pagrindinė projektu sprendžiama problema – strategiškai svarbių, aukštos kokybės plonų sluoksnių nusodinimo pajėgumų trūkumas Kauno technologijos universiteto Medžiagų mokslo institute (KTU MMI). Institutas nuo 2014 m. prižiūri aukštos klasės ISO5 (Class 100) švarųjį kambarį (KTU MMI CR). Nuo 2019 m. MMI yra aktyvus „EuroNanoLab“ švariųjų kambarių tinklo, vienijančio daugiau nei 40 nanogamybos centrų 14-oje Europos šalių, narys. Institutas teikia mikro- ir nanogamybos bei analizės paslaugas vidaus ir išorės vartotojams, specializuojasi difrakcinės optikos, metamedžiagų, nanofotonikos elementų, mikroskystinių prietaisų, lustų ir biojutiklių nanogamyboje. Tarp siūlomų pagrindinių nanogamybos procesų yra moderni elektronų pluošto nanolitografija, gilaus UV optinė litografija, gilusis reaktyvusis joninis ėsdinimas ir gaminių charakterizavimas (SEM, EDX, AFM). Naudojant šią modernią infrastruktūrą, jau pavyko pasiekti pasauliniu mastu konkurencingų mokslo rezultatų, paskelbtų aukščiausio lygio leidiniuose (pvz., ACS Nano (2019), ACS Photonics (2020), Sensors and Actuators B (2023), Nanoscale Horizons (2025), Carbon (2025)). Per paskutinius penkerius metus, naudojant švariojo kambario technologijas, gauti 5 EPO, USPTO, JPO patentų tarnybose įregistruoti patentai bei 9 įregistruotos patentinės paraiškos. Silpniausia MMI nanogamybos linijos grandis yra 1980 metais pagaminta plonų sluoksnių nusodinimo įranga (terminio rezistyvinio garinimo sistema). Šis technologinis trūkumas devalvuoja visas kitas institute turimas modernias ir brangias technologijas. Problemą lemia šios priežastys: • Kritiškai pasenusi įranga: Pagrindinė problemos priežastis – fizinis ir moralinis 1980 m. pagamintos įrangos susidėvėjimas. Tai keturių dešimtmečių senumo technologija. Dėl savo amžiaus ji sunkiai prižiūrima, dažnai genda, lemia tyrimų prastovas, o atsarginių dalių trūkumas daro ją praktiškai nepataisoma. • Ribotos technologinės galimybės: Esama įranga leidžia naudoti tik primityvų rezistyvinio terminio garinimo metodą. Tai drastiškai apriboja auginamų plonų sluoksnių elementinės sudėties pasirinkimą – metodu galima garinti tik lengvai besilydančius metalus ir jų junginius. Šiuolaikiniams tyrimams (pvz., puslaidininkių, metaoptikos) būtina dirbti su aukštos lydymosi temperatūros medžiagomis, kurių rezistyvinis garinimas yra neįmanomas. • Nepakankamas našumas ir kokybės: Dėl senumo ir technologinių apribojimų, paslaugos teikimas yra neefektyvus. Įranga neatitinka šiuolaikinių nanogamybos efektyvumo ir kokybės standartų (pvz., sluoksnio storio tolygumo, grynumo dėl prasto vakuumo, proceso atkartojamumo). Tai ženkliai sumenkina galimybes vykdyti MTEP užsakymus pramonei. • Uždaro technologinio ciklo trūkumas: Dėl nusodinimo įrangos trūkumo švariajame kambaryje, tyrėjai iki šiol buvo priversti išnešti bandinius iš ISO5 klasės švariosios patalpos, atlikti nusodinimą įprastose laboratorinėse patalpose, ir vėl grąžinti juos atgal. Tokia praktika yra ISO5 nanogamybos standartų pažeidimas, nes kiekvienas išnešimas užteršia bandinio paviršių ir daro neigiamą įtaką visų vėlesnių aukštos raiškos procesų (pvz., litografijos) rezultatus. Problemos aktualumas akivaizdus: esama infrastruktūra lemia neefektyvų paslaugos teikimą (dėl gedimų), paslaugos nekokybiškos (dėl prasto vakuumo), netenkina vartotojų poreikių (ribotos medžiagos) ir pažeidžiami technologinio proceso standartai. Projekto poreikis yra neatidėliotinas, siekiant išsaugoti KTU MMI CR, kaip „EuroNanoLab“ tinklo dalyvio, konkurencingumą ir gebėjimą vykdyti tarptautinio lygio mokslinius tyrimus. • Galimos pasekmės, jei problema nebus išspręsta: Jei įranga nebus atnaujinta, KTU MMI CR išliks nepilnaverte grandimi Europos nanogamybos tinkle. Tai tiesiogiai pakenktų Lietuvos, kaip patikimos MTEP partnerės, įvaizdžiui. Ši spraga mažina MMI konkurencingumą ir nanogamybos paslaugų teikimo galimybes vystant prioritetines KTU mokslo kryptis, susijusias su CERN programomis, lustų technologijomis bei kvantinėmis technologijomis. Be modernios įrangos, strateginės Lietuvos tyrimų kryptys (metaoptika, IoT, puslaidininkių fotonika) negalės būti pilnu pajėgumu vystomos KTU MMI, kas lemtų protų nutekėjimą. • Investicijų vertė: Investuojant lėšas į naują įrangą, bus atrakinamas visas kitos modernios švariųjų patalpų įrangos (litografijos, ėsdinimo) potencialas. Įtvirtinus pilną kokybiškos nanogamybos liniją, atitinkančią ISO5 standartus, KTU MMI galės efektyviai konkuruoti ir vystyti perspektyvias, aukštos pridėtinės vertės MTEP kryptis. • Rinkos netolygumų sprendimas: Projektu sprendžiamas aukštos kvalifikacijos nanotechnologijų specialistų trūkumo rinkos netolygumas. Lietuvai siekiant tapti aukštųjų technologijų šalimi, šių specialistų poreikis yra kritinis. Atnaujintas įrenginys bus tiesiogiai integruotas į studijų procesą. Šiuo metu švariajame kambaryje jau vedami dviejų studijų modulių laboratoriniai darbai: „Funkcinės medžiagos ir nanotechnologijos” (I pakopa) ir „Švariojo kambario technologijos” (II pakopa). Studentai ypatingai teigiamaiatsiliepia apie praktines veiklas, o pilnai sukomplektuota nanogamybos linija leis jiems įgyti praktinės patirties su moderniausia įranga, kuri yra pramonės standartas. Taip bus rengiami specialistai, gebantys kurti vertę Lietuvos aukštųjų technologijų įmonėse. Problemos sprendimo būdas – įsigyti naują, modernų elektroninio garinimo įrenginį (Plonų sluoksnių vakuuminio formavimo sistemą su elektroninio spindulio garinimu). Šis metodas pasirinktas kaip optimalus sprendimas, šalinantis visas įvardintas problemas. Naujoji įranga leis užtvirtinti pilną, nepertraukiamą nanogamybos procesų liniją ISO5 klasės švariajame kambaryje ir pasižymės šiais privalumais: • Aukštesne kokybe: Pasiekiamas 2 eilėmis aukštesnis vakuumas (žemesnis slėgis), leidžiantis auginti itin tyrus medžiagų sluoksnius. • Didesniu našumu: Moderni vakuuminių kamerų konfigūracija (papildomas šliuzas, angl. load-lock) leis keisti bandinius neprarandant pagrindinės kameros vakuumo, taip sumažinant proceso trukmę bent 5 kartus. • Didesniu universalumu: Atsiras galimybė nusodinti aukštos lydymosi temperatūros medžiagas, kas šiuo metu neįmanoma. • Geresne kontrole: Užtikrinama kokybiškesnė plėvelių nusodinimo parametrų kontrolė ir tikslesnis storio valdymas dėl programuojamų procesų. Projektu siekiami rezultatai: • Modernizuota ir pilnai sukomplektuota KTU MMI CR nanogamybos infrastruktūra, pašalinant kritinę technologinę spragą ir įdiegiant pilną, nepertraukiamą, ISO5 standartus atitinkančią nanogamybos procesų seką. • Sustiprinti tarptautiniai įsipareigojimai (įskaitant šiuo metu institute vykdomus du „Horizon Europe“ projektus) ir strateginis bendradarbiavimas (pvz., CERN). • Sudarytos realios sąlygos vystyti proveržio MTEP kryptis (metaoptika, mikrolustai, kvantinės technologijos), taip didinant Lietuvos tarptautinį konkurencingumą. • Pasiekti privalomi Priemonės rodikliai: P-12-001-01-02-01-14 (Finansinė parama „Europos horizontas“ pareiškėjams – nauja įranga tiesiogiai didina būsimų paraiškų kokybę) ir R-12-001-01-02-01-09 (Paramą gavusiose įstaigose dirbantys mokslininkai – moderni infrastruktūra pritraukia ir išlaiko tyrėjus). • Įvykdytas ilgalaikis įsipareigojimas per 3 metus po projekto pabaigos pateikti bent vieną naują paraišką pagal „Europos horizontas“ kvietimus, taip užtikrinant investicijos tęstinumą. Šis projektas yra inovatyvumo principo įgyvendinimo esmė ir tiesiogiai atitinka Priemonės tikslą „Stiprinti inovacijų ekosistemas mokslo centruose“. Vykdomas ne paprastas įrangos pakeitimas, o esminis technologinis atnaujinimas – 1980 m. gamybos technologija keičiama modernia, pramonės standarto elektroninio garinimo technologija. Ši investicija yra inovacijas įgalinanti (angl. enabling). Ji sudaro būtinąją sąlygą vystyti pačias inovatyviausias MTEP sritis (metaoptiką, mikroelektroniką, nanofotoniką), kurios be šios įrangos KTU MMI būtų neįmanomos, ir kurių sėkmingą potencialą jau įrodo esamos publikacijos ir patentai. Vykdomas projektas prisidės prie Susietojo projekto (HORIZON-MSCA-2024-DN-01, 101227241-PLASMON_PFAS), kuris buvo įvertintas 86,4/100 balų ir atitiko slenkstinį vertinimą, tačiau dėl nepakankamo finansavimo negavo paramos, tikslų įgyvendinimo. PLASMON_PFAS siekia teikti pasaulinio lygio mokslinių tyrimų rengimą pažangiose jutiklių taikymo srityse, užtikrindama 15-ai išskirtinių doktorantų prieigą prie šiuolaikinių modernių tyrimų. Šie doktorantai įvaldys plazmoninių nanodalelių sintezę ir apibūdinimą, gebės kurti nanostruktūras itin jautriam molekuliniam jutimui ir inicijuoti inovatyvias aptikimo bei šalinimo strategijas. Per pažangius tyrimus plazmoninėse struktūrose, savirankiuose procesuose, biomimetiniuose polimeruose, biofizikoje, mikrofluidikoje, jutimo metodikose bei ekspozicijos vertinime (toksikologiniai biomarkeriai) šie jauni mokslininkai skatins transformuojančią pažangą šioje kritinėje srityje. Pasitelkdama tvirtą ir tarpdisciplininį ES masto tinklą, PLASMON_PFAS užtikrins, kad doktorantai būtų inovacijų priekyje. Atsižvelgus į aukštą projekto įvertinimą, paraiška bus teikiama pakartotinai, o įsigytas įrenginys iš esmės pagerins planuojamų tyrimų kokybę.