Jauni nanostrukturēti fotoluminescences biosensori patogēnu noteikšanai pārtikā

Vadošais pētnieks Dr. Romāns Viters

Latvijas Universitātes Atomfizikas un Spektroskopijas institūts

Joma: lietišķā zinātne

Zinātnes joma: fizika

Kopsavilkums:

Pārtikas kvalitātes kontrole ir ļoti būtiska. To var veikt ar standarta bioķīmiskām metodēm, taču tās ir lēnas un dārgas.  Nanomateriāli ar jaunām optiskām īpašībām ir alternatīvs veids pārtikas patogēnu noteikšanai. Dažādi toksīni un Salmonella ir visizplatītākie pārtikas patogēni, kuri var radīt problēmas cilvēku veselībai. Šo patogēnu noteikšana un kontrole ir būtisks pārtikas drošības jautājums. Dotajā pētījumā tika izstrādāti jauni biosensori toksīnu Ochratoxin AAflatoxin B1 un Salmonellas koncentrāciju noteikšanai. Tika parādīts, ka izstrādātie biosensori, salīdzinot ar standarta mērīšanas metodēm, ir ar labāku jūtību pret mērķmolekulām.

Konstruēts digitāls zenītteleskops vertikāles novirzes tiešiem mērījumiem

Izstrādāta tā vadības, datu ieguves un apstrādes programmatūra un uzsākta mērījumu programma

Joma: lietišķā zinātne

Zinātnes joma: ģeodēzija

Autori:

Latvijas Universitātes

Ģeodēzijas un Ģeoinformātikas institūts

LU Ģeodēzijas un Ģeoinformātikas institūts (GGI) konstruētais zenītteleskops ir viens no pasaulē nedaudziem šā tipa astrometriskiem instrumentiem. Apvienojot virkni modernu tehnoloģiju datorvadāmā portatīvā instrumentā, tiek veikti tieši vertikāles novirzes mērījumi ar precizitāti, kas pārsniedz līdzšinējo tehnoloģiju nodrošināto, reizē padarot procesu ātrāku un vienkāršāku. Mērījumi ar šo instrumentu ļaus uzlabot Zemes gravitācijas lauka īpašību zināšanas, kas aktuālas, lai varētu GPS koordinātu mērījumus tieši pielietot precīzijas ģeodēzijas vajadzībām. Izstrādāta un realizēta programmatūrā metodika vertikāles novirzes mērījumu izmantošanai ģeoīda parametru aprēķiniem. Iespējami arī iegūto mērījumu pielietojumi ģeoloģisko struktūru īpašību izpētei. Uzsākta mērījumu programma, kurā iegūtie dati tiks izmantoti Latvijas reģionālā gravitācijas lauka modeļa  parametru uzlabošanai.

Zenītteleskopi vēsturiski tikuši izmantoti precīzai vietas ģeogrāfisko koordinātu noteikšanai, taču bijuši samērā reti sastopami to izmēru un sarežģītās mērījumu procedūras dēļ. Mūsdienās, balstoties uz GPS tehnoloģiju sniegto iespēju vienkārši, ātri un precīzi iegūt ģeocentriskās koordinātas, kā arī panākumiem digitālo attēlu, elektronisko līmeņrāžu tehnoloģijās un precīzu astrometrisko zvaigžņu katalogu pieejamību, radusies iespēja izmantot zenītteleskopa mērījumu principu, lai veiktu citu uzdevumu – tieši izmērītu leņķi starp Zemes referencelipsoīda normāli un gravitācijas lauka virzienu (vertikāles novirzi), kas raksturo ģeoīda virsmas slīpumu pret referencelipsoīdu un ļauj precizēt ģeoīda formas parametrus.

Atšķirībā no citām ģeoīda parametru mērīšanas metodēm, mērījumus var veikt jebkurā vietā, nav nepieciešama piesaiste precīzam nivelēšanas tīklam. Vertikāles novirzes mērījumi ir vērtīgs papildinājums līmetņošanas un gravimetrijas datiem veidojot reģionālus ģeoīda formas modeļus. Precīzu ģeoīda modeļu aktualitāti nosaka nepieciešamība GPS iegūto koordinātu vertikālo komponenti (ģeocentrisko attālumu) pārveidot praktiski vajadzīgajā augstumā virs jūras līmeņa, kas ļautu GPS mērījumus tieši izmantot precīzijas ģeodēzijas vajadzībām. Bez tam, precizas ģeoīda formas zināšanas var pielietot ģeoloģisko struktūru izpētei.

Zenītteleskopa konstruēšana LU GGI uzsākta 2010. gadā. Tika uzbūvēts ierīces prototips, eksperimenti ar to ļāva izstrādāt mērījumu procesa matemātiskos modeļus, mērījumu un datu apstrādes programmatūru, gūt priekšstatu par fizikālajiem procesiem iesaistītajā aparatūrā. Balstoties uz iegūtajām zināšanām tika projektēta un izgatavota instrumenta uzlabota versija, kurā visas mēriekārtas vada  iebūvēts vadības dators. 2016. gadā veikti eksperimentāli novērojumi lauka apstākļos, uzrādīto rezultātu īpašības un precizitāte labi atbilst plānotajam. 2017. gadā uzsākt mērījumu programma, kurā iegūtie dati tiks izmantoti Latvijas gravitācijas lauka modeļa (reģionālā ģeoīda) parametru uzlabošanai.

Šāda rakstura instrumenti pasaulē pagaidām ir tikai nedaudzi. To būvē pirmie bija Hanoveras Universitātes un Cīrihes Tehniskās Universitātes (ETH) speciālisti (2004), Ir zināms, ka aktivitātes šajā virzienā notiek arī ASV (militārā resora ietvaros) un Ķīnā. Mūsu izveidotais instruments ir pēc veiktspējas un precizitātes salīdzināms ar pasaules analogiem, taču ievērojami mazāks izmēros un svarā.

Lai iegūtos vertikāles nolieces mērījumus varētu izmantot lokālā ģeoīda modeļa parametru aprēķinos, sadarbībā ar Karlsrūes Universitātes speciālistiem izstrādāta to pielietošanas metodika, papildināta aprēķinu programmatūra, kas tiek izmantota jauniegūto datu apstrādei. Nākamais solis programmatūras izstrādē būs parametru noteikšana un vertikāles novirzes datu izmantošana kopā ar gravimetriskiem datiem integrēta gravitācijas lauka un ģeoīda parametru noteikšanai izmantojot sfērisko-segmenta-harmoniku modelēšanu.  

Instrumenta konstruēšanas un iegūto mērījumu apstrādes procesā tapuši 9 zinātniski raksti (8 no tiem ietverti SCOPUS), viens LV patents, sniegti ziņojumi 16 konferencēs.

Pētnieku grupas sastāvs:

Dr. Ansis Zariņš

Augusts Rubans

Dr. Jānis Balodis

Dr. Gunārs Silabriedis

Dr. Inese Janpaule

Katerīna Morozova

Dr.Māris Ābele

Latvijas Universitātes latvistikas profesori – Gada sasniegumu zinātnē autori

Latvijas Zinātņu akadēmija gadu mijas priekšvakarā nosaukusi izcilākos veikumus Latvijas zinātnē 2017. gadā. Starp 12 gada sasniegumiem ir arī LU latviešu literatūras vēstures profesores Māras Grudules un latviešu folkloristikas profesora Valža Muktupāvela veikumi. Abi izcilnieki strādā HZF Latvistikas un baltistikas nodaļā.

Profesores Māra Grudules šogad publicēto pētījumu “Latviešu dzejas sākotne 16. un 17. gadsimtā kultūrvēsturiskos kontekstos” (izdevis LU LFMI Apgāds, 2017, 416 lpp.) LZA raksturo “Monogrāfija ir pirmreizējs pētījums par dzeju latviešu valodā reformācijas, vēlās renesanses un baroka laikmetā: par garīgajām dziesmām un veltījuma dzejoļiem, kas galvenokārt tulkoti no vācu valodas. Grāmatas vērtību ceļ tulkojumu un oriģinālu salīdzinājumi, nonākot pie būtiskiem secinājumiem: 1) par latviešu literatūras iekļaušanos Eiropas literārajā tradīcijā jau kopš tās pirmsākumiem; 2) par tulkotāju rēķināšanos ar adresātu, tulkojumos iekļaujot latviešu garīgajai pasaulei un kultūrai raksturīgus elementus; 3) par šā laikmeta dzejas tradīcijas noturību vēl 18. un 19. gadsimtā un atsevišķām atbalsīm mūsdienu kultūrā.”

Savukārt profesora Valža Muktupāvela veikumā –  pamatīgajā pētījumā „Tautas mūzikas instrumenti Latvijā” (Izdevis LU Universitātes Akadēmiskais apgāds, 2017, 320 lpp. ), “apkopojot vēstures, organoloģijas, folkloristikas, valodniecības un citus datus, Valdis Muktupāvels ir izstrādājis kvalitatīvi jaunu skatījumu uz Latvijas tautā dažādos laikmetos lietotiem skaņu rīkiem. Balstoties uz Eiropas organoloģijas sasniegumiem un pieredzi, ir izveidota mūzikas instrumentu sistemātika, tā ļaujot Latvijas organoloģijas materiālu iekļaut starptautiskā apritē. Pētījums ir publicēts monogrāfijā, enciklopēdiski plašais izdevums ir papildināts ar 157 vēsturiskiem un Latvijas muzejos fotografētiem attēliem, instrumentu izplatības kartēm, nošu pielikumu un rādītājiem.

Abas grāmatas, kas ir nozīmīgs devums latviešu humanitārajai domai, ir arī lieliska dāvana ziemas saulgriežos ikvienam latviešu lietu draugam.

Pētījums par farmaceitisko savienojumu atlikumu izplatību Latvijas apkārtējās vides objektos un to koncentrācijas samazināšanas iespējām

Nominācija:Sasniegumi lietišķajā zinātnē

Autori: Latvijas Universtitāte; Pārtikas drošības, dzīvnieku veselības un vides zinātniskais institūts “BIOR”

Pēdējos gados pieaudzis farmaceitisko vielu pielietojums radījis nepieciešamību novērtēt  farmaceitisko atliekvielu izplatību apkārtējā vidē un potenciālo apdraudējumu vides ekoloģijai un cilvēku veselībai. Ārstnieciskie līdzekļi tiek uzskatīti par „pseido-noturīgiem” savienojumiem. Humānās un veterinārās zāles nepārtraukti nonāk apkārtējā vidē galvenokārt farmācijas uzņēmumu ražošanas procesu un neatbilstošas likvidēšanas dēļ, kā arī cilvēku un dzīvnieku metabolisma ceļā. Pastāvīga antibiotiku ietekme var izraisīt vidē noturīgu rezistento baktēriju celmu rašanos un sekojošās sabiedrības veselības problēmas. Vēl viena no visvairāk pētītajām farmaceitisko produktu grupām ir hormoni, kuru atlikumi apkārtējā vidē var izraisīt endokrīnās sistēmas traucējumus. Visbiežāk ir sastopami estrogēni, ieskaitot dabiskos savienojumus, kas galvenokārt tiek izdalīti no cilvēku un dzīvnieku organismiem, piemēram, estrons, estradiols, estriols, un sintētiskie estrogēni, kas tiek lietoti kā perorāli kontracepcijas līdzekļi, galvenokārt etinilestradiols. Lai gan šo savienojumu koncentrācijas apkārtējā vidē parasti ir nelielas (ng/L līdz µg/L), tas var būt pietiekami, lai izraisītu toksisku ietekmi. 

Pārtikas drošības, dzīvnieku veselības un vides zinātniskajā institūta “BIOR” (turpmāk BIOR) laboratorijas vadītāja un Latvijas Universitātes ķīmijas fakultātē (turpmāk – LU ĶF) asociēta profesora V.Bartkeviča un LU vadošās pētnieces O.Muteres vadībā 2016. līdz 2017.gadā ir veikti plaši pētījumi par apkārtējās vides piesārņojumu ar farmaceitiskajiem preparātiem, par šo savienojumu pārveidošanas mehānismiem apkārtējā vidē un notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģijām:

  • Pirmo reizi zinātniskajā literatūrā tika aprakstīta Orbitrap ultra augstas izšķirtspējas masspektrometriskā metode, kas nosaka 24 farmaceitiskos savienojumus no dažādām klasēm: antibiotikas, nesteroīdie pretiekaisuma līdzekļi, lipīdu līmeņa regulētāji utt. Metodei ir raksturīga īpaši augsta selektivitāte un jutība.

Pētījumos:

  • Tika demonstrēta iespēja veikt iepriekš nezināmu vielu klātbūtnes novērtēšanu pēc mērījumu veikšanai, izmantojot augstas izšķirtspējas masspektrometru spektrus;
  • Izstrādāta un validēta gāzu hromatogrāfijas – magnētiskā sektora masspektrometrijas metode steroīdo hormonu (estradiols, estriols un etinilestradiols) noteikšanai Latvijas vides ūdens sistēmās, kas jutības ziņā pārspēj citas līdz šim aprakstītās metodes;
  • Izstrādāta inovatīva dispersīvas cietfāzes ekstrakcijas metode, izmantojot daudzsienu nanocaurules kā adsorbentus (MWCNT-d-SPE) farmaceitisko preparātu koncentrēšanai no virszemes ūdens paraugiem;
  • Pirmo reizi izmēģināta jonizējošā starojuma (paātrināto elektronu un gamma kvantu)  pielietošana  vienlaicīgai 24 dažādu farmaceitisko preparātu klašu savienojumu noārdīšanai notekūdeņu paraugos. Noteikts, ka  sterilizācijas dozas 5 kGy robežās ļauj efektīvi samazināt farmaceitisko vielu atliekas, vienlaikus arī samazinot  gram-pozitīvo un gram-negatīvo baktēriju saturu notekūdeņu paraugos;
  • Izstrādātā analītiskā metode tika pielietota, lai novērtētu farmaceitisko savienojumu noārdīšanās efektivitāti vienā no Rīgas, Latvijas lielākajām notekūdeņu attīrīšanas stacijām. Tika novērtēts ķīmisko savienojumu saturs ietekošo, iztekošo notekūdens paraugos un arī paraugos, kas ievākti no galveno attīrīšanas stadiju posmiem (ķīmiskā, bioloģiskā apstrāde). Ietekošajos paraugos tika konstatēti 19 farmaceitiskie savienojumi plašā koncentrāciju līmeņu diapazonā (2 ng/L – 12950 ng/L). Konstatēts, ka attīrīšanas iekārtas nodrošina relatīvi limitētu ārstniecisko līdzekļu sagraušanas efektivitāti, ko būtiski ietekmē šo savienojumu klases īpašības un atšķirīgi hidrolītiskie oksidēšanās un enzimātiskie mehānismi FP  noārdīšanās procesos. Papildus veikti pētījumi par ieplūstošo notekūdeņu paraugu enzimātisko un ķīmisko hidrolīzi;Izstrādāta mikroorganismu bioloģiskās noārdīšanās modeļa metode, kas pielāgota specifiskiem farmaceitiskiem savienojumiem (21 farmaceitiskie savienojumi), metodes  pamatā ir apstrāde ar aktīvām dūņām un biostimulācija;

Ir veikta trīs oriģinālo keramikas granulu salīdzinošā testēšana, lai novērtētu to efektivitāti kā sorbenti un mikroorganismu nesēji farmaceitisko vielu saturošo notekūdeņu attīrīšanai. Ir atklāts, ka viens no testētiem granulu veidiem ievērojami samazina atgriezenisko procesu risku notekūdeņu attīrīšanas procesā, kas ir raksturīgs diklofenākam un naproksēnam;

Pirmo reizi tika veikta riska analīze ibuprofēna paaugstināto (>500 mg/L) koncentrāciju ietekmei uz baktēriju sabiedrības sukcēsiju aktīvajās dūņās. Izmantojot lielapjoma sekvencēšanu, kas ir balstīta uz Ion Torrent tehnoloģiju, ir pierādīts risks baktēriju rezistences paaugstināšanai pret ciprofloksacīnu, Enterobacteriales dominēšanas rezultātā. Tika izvirzīta hipotēze par kopīgiem pamatmehānismiem antibiotiku rezistences veidošanā ibuprofēna klātbūtnē, gan ūdens attīrīšanas iekārtās gan cilvēka gastrointestinālajā traktā;

Ir izstrādāta datubāze, kas apkopo pētījumu rezultātus (n=103) ar vairāk nekā 25 farmaceitiskiem produktiem, kas noteikti notekūdeņos, virszemes ūdeņos un krāna ūdenī, pamatojoties uz izstrādātām analītiskajām metodēm.

Šie Latvijas zinātnieku pētījumi paver plašas sadarbības iespējas ar ārzemju institūtiem, jo farmaceitisko savienojumu izplatības problēma apkārtējā vidē ir aktuāla visiem pasaules reģioniem un BIOR un LU izstrādātā analītiskā metodoloģija plaša ārstniecisko savienojumu spektra noteikšanai, kā arī šo savienojumu bionoārdīšanas mehanisma noskaidrošana, spēj attīstīt šāda veida pētījumus jaunā kvalitātē.

Pētījuma kvalitāti un nozīmīgumu apstiprina publikāciju akceptēšana pasaules vadošajos zinātniskajos žurnālos, kas specializējas apkārtējās vides piesārņojuma problēmās. Kopējais Scopus un Web of Science datubāzēs iekļauto publikāciju skaits ir 10 un to summārais ietekmes faktors  (Impact factor) ir 29,6.

Pētnieku grupas sastāvs:

Dr.chem. Vadims Bartkevičs

Dr.biol. Olga Mutere

Dr.chem. Ingars Reinholds

Dr.chem. Iveta Pugajeva

Dr.chem. Dzintars Začs

LU doktoranti – Ingus Pērkons un Jānis Ruško

The Law of the Baltic States

Kerikmäe, T., Joamets, K., Pleps, J., Rodiņa, A., Berkmanas, T., Gruodytė, E. (Eds.). Springer International Publishing AG 2017.

Autori:

Latvijas Universitātes Juridiskā fakultāte

Ļoti sekmīgi ir noslēdzies darbs pusotra gada garumā un starptautiski atzītās izdevniecības „Springer International Publishing" apgādā angļu valodā izdota vienota monogrāfija par tiesībām Baltijas valstīs. Monogrāfija ir Latvijas, Lietuvas un Igaunijas atzītāko tiesību zinātnieku un ekspertu kopdarbs - pirmā, turklāt iespaidīga apjoma publikācija, kas aptver Baltijas valstu tiesību sistēmu kopīgās iezīmes un unikālās atšķirības.

Izdevuma izstrādē iesaistīti Latvijas Universitātes (LU), Tallinas Tehniskās Universitātes un Vitauta Dižā universitātes Juridisko fakultāšu docētāji un absolventi - nozares eksperti.

Monogrāfija strukturēta trīs daļās, līdzīgā veidā skaidrojot katras Baltijas valsts tiesību sistēmu. Katras valsts sadaļu ievada vispārīga nodaļa, aplūkojot valsts tiesību sistēmas uzbūvi un tās vēsturisko attīstību, ietekmi uz Eiropas Savienības un starptautiskajām tiesībām, kā arī šīs tiesību sistēmas perspektīvas nākotnē. 

Sadaļā par publiskajām tiesībām izskatīti konstitucionālo, administratīvo, finanšu, darba un krimināltiesību, kā arī administratīvā un kriminālprocesa aspekti. Privāttiesību sadaļā savukārt aplūkotas īpašuma, līgumu, deliktu, apdrošināšanas, ģimenes, mantojuma un komerctiesības, kā arī civilprocess.

Monogrāfijas zinātniskā vērtība ir neapšaubāma, jo šis darbs veicina kā publisko, tā arī privāttiesību harmonizācijas centienus Baltijas valstīs, sniedz pilnvērtīgu ieskatu kaimiņvalstu tiesību sistēmu īpatnībās no salīdzinošo tiesību viedokļa, kā arī ir pamats turpmākai visu trīs valstu sadarbībai tiesību sistēmu pilnveidē, zinātniskajā darbā un informācijas apmaiņā.

„Šo izdevumu par unikālu padara vairāki aspekti. Pirmkārt, tas ir pirmais starptautiskais projekts, kurā sadarbojušies Igaunijas, Latvijas un Lietuvas tiesību zinātnieki, visaptveroši analizējot visu trīs Baltijas valstu tiesību sistēmas. Savā ziņā šīs projekts skaidro arī pašu iesaistīto valstu vēsturisko attīstību un norāda uz to nākotnes izaicinājumiem. Šī grāmata ir stāsts par valstīm, kuru valodas atšķiras, bet, kam vienlaikus ir daudz saskares punktu politikā, ekonomikā un tiesībās," grāmatas priekšvārdā skaidro viens no tās zinātniskajiem redaktoriem, Tallinas Tehniskās universitātes profesors Tanels Kerikmejs (Tanel Kerikmäe).

LU Juridiskās fakultātes dekāne, asociētā profesore Anita Rodiņa savukārt norāda, ka „šīs publikācijas izstrāde apliecina fakultātes docētāju spēju pētniecības darbā sasniegt būtiskas virsotnes ne vien nacionālā, bet arī starptautiskā līmenī." A. Rodiņa arī izsaka pateicību Latvijas Universitātes vadībai, kas atbalstījusi projekta Latvijas tiesību daļas izstrādi.

Grāmatas „Tiesības Baltijas valstīs" („The Law of the Baltic States"- angļu val.) izstrādes projektu Latvijā vadīja LU Juridiskās fakultātes dekāne, asociētā profesore Anita Rodiņa un LU Juridiskās fakultātes Tiesību teorijas un vēstures katedras vadītājs, docents Jānis Pleps.

Projektā iesaistīti 67 autori, tostarp LU Juridiskās fakultātes docētāji: profesors Jānis Rozenfelds, profesors Kalvis Torgāns, profesore Valentija Liholaja, profesore Kristīne Strada- Rozenberga, profesore Jautrīte Briede, profesors Jānis Lazdiņš, profesore Daiga Rezevska, asociētā profesore Irēna Kucina, asociētā profesore Annija Kārkliņa, asociētā profesore Kristīne Dupate, asociētais profesors Jānis Kārkliņš, docents Arnis Buka, docents Edvīns Danovskis, docents Vadims Mantrovs, docente Inese Lībiņa- Egnere, docente Linda Damane, docente Daina Ose, lektore Kristīne Zīle,  pasniedzējs Martins Osis, kā arī nozares eksperti: Latvijas Republikas Labklājības ministrijas Darba attiecību un darba aizsardzības politikas departamenta direktors Māris Badovskis un Latvijas Republikas Veselības ministrijas valsts sekretārs Kārlis Ketners.

Veikta pasaules vieglākā materiāla pamatelementu mehānisko īpašību izpēte

Autori: Latvijas Universitātes Ķīmiskās fizikas institūts

2012. gadā radītais aerografīts ir visvieglākais materiāls pasaulē (blīvums 0.2 mg/cm3, 6 reizes mazāks par gaisu). Tas ir ļoti elastīgs, ūdeni atgrūdošs elektriskais vadītājs un ir ļoti perspektīvs pielietojamam akumulatoros, gaisa filtros, mobilajās iekārtās, biosavienojumos medicīnā, bruņām satelītiem u.c.

Aerografīts ir šūnveida materiāls, kas sastāv no oglekļa tetrapodien, kuri ar "kājām" ir saistīti savā starpā un veido elastīgu režģi. Šo materiālu mehānisko īpašību noskaidrošanai LU sadarbībā ar Ķīles Alberta universitāti izpētīja pamatelementu – individuālu tetrapodu kāju un centrālā savienojuma mehāniskās īpašības. Izmantojot in situ metodi elektronu mikroskopā noskaidrots, ka aerografīta elastīgo uzvedību nosaka deformācija tetrapoda kāju centrālajā savienojumā, kur novērota atgriezeniskā "lūstošo eņģu" (buckling-hinge) darbība, kuras teorētiskais pamatojums izstrādāts Trento Universitātē.

Aerografīts tika radīts 2012. gadā zinātniskajos institūtos Ķīlē un Hamburgā. Tas ir melns, ļoti elastīgs, ūdeni atgrūdošs elektriskais vadītājs, turklāt vieglākais jebkad pasaulē izgudrotais materiāls. Tā blīvums (0.2 mg/cm3) ir līdz sešām reizēm mazāks par gaisu un 75 reizes mazāks kā polistirēnam.  Šī  īpaši mazā blīvuma dēļ tas ir ļoti interesants materiāls tādiem pielietojumiem kā ultra viegli mašīnu akumulatori mobilajās iekārtās, biosavienojamos medicīniskajiem pielietojumiem, gaisa filtros u.c.

Aerografīts ir saspiežams līdz 30 reizēm no tā sākotnējā izmēra un tas var noturēt svaru, kas līdz 40 000 reizēm pārsniedz paša svaru.

Pateicoties aerografīta porainībai, no tā var veidot ilgnoturīgas un vieglas bruņas, piemēram, lai pasargātu kosmosa objektus no mikrometeorītiem. Pēdējā pielietojumā ir ļoti ieinteresēta Itālijas Kosmosa aģentūra.

Panākumu atslēga ir saistīta ar to, ka aerografīts ir šūnveida materiāls, kurš sastāv no oglekļa tetrapodiem, kuri veido elastīgu režģi, saistoties savā starpā ar "kājām". Lai saprastu un paredzētu šādu materiālu mehāniskās īpašības, nepieciešams izpētīt to individuālo elementu, tetrapodu mehāniskās īpašības, kas arī tika izdarīts publicētajā darbā1.

Šis eksperimentālais un teorētiskais pētījums tika veikts sadarbībā ar Ķīles, Hamburgas un Trento universitātēm. Latvijas Universitātes zinātnieki bija iniciatori šiem pētījumiem un pie mums sadarbībā ar Ķīles Universitātes zinātniekiem in-situ skenējošajā elektronu mikroskopā tika veikti individuālu tetrapodu elementu – kāju un centrālā savienojuma mehānisko īpašību  mērījumi. Noskaidrots, ka aerografīta elastīgo uzvedību nosaka atgriezeniska deformācija tetrapoda kāju centrālajā savienojumā. Eksperimentu rezultātā tika izstrādāts atgriezenisko "lūstošo eņģu" (buckling hinge) modelis, kurš ir pielietojams arī citiem porainiem 3D materiāliem ar līdzīgu uzbūvi. Eksperimentālo rezultātu skaitliskā modelēšana tika  veikta Trento Universitātē Itālijā.

Pētnieku grupas sastāvs:

Raimonds Meija

LZA īstenais loceklis Donāts Erts

Latvijas Zinātņu akadēmija nosauc 2017. gada nozīmīgākos sasniegumus zinātnē

Nominācijā “Sasniegumi lietišķajā zinātnē” panākumus guva mūsu kolēģi ar darbu “Sintezēti jauni materiāli, kas pielietojami infrasarkanā starojuma pārveidotājiem un baltās gaismas avotiem”.

Sintezētas oriģinālas, fluorīdu nanokristālus saturošas caurspīdīgas stikla keramikas, kam pievienoti retzemju joni. Kontrolējot nanokristālu izmērus un retzemju jonu koncentrāciju tajos, optimizētas pielietojumiem svarīgas optiskās īpašības – luminiscences efektivitāte un izstarotās gaismas krāsa. Iegūtie oksifluorīdu stikli un stikla keramikas efektīvi pārveido infrasarkano starojumu (IS) redzamajā gaismā. Materiālu efektivitāte un savietojamība ar optiskajiem viļņvadiem paver iespēju tos izmantot optisko sensoru un IS vizualizatoru izveidē. Mainot stiklu ķīmisko sastāvu, ir iegūti materiāli, kuri izstaro acij patīkamu balto gaismu, ilgtermiņā saglabā savas īpašības un ir pielietojami gaismas avotos.

Darba izstrādē piedalījās:

  • LZA akadēmiķis Profesors, Dr.habil.phys. Uldis Rogulis,
  • Dr.habil.phys. Māris Spriņģis,
  • Dr.phys. Anatolijs Šarakovskis,
  • Dr.phys. Jurģis Grūbe,
  • Dr.phys. Andris Fedotovs,
  • Dr.phys. Edgars Elsts,
  • Dr.phys. Andris Antuzevičs,
  • Mg.sc.ing. Guna Krieķe,
  • Mg.phys. Meldra Ķemere

Ar pārējiem balvas ieguvējiem ir iespējams iepazīties LZA mājaslapā

  • Konstruēti neorganisko vien- un daudzsienu nanocauruļu modeļi ar lineāro grupu formālisma palīdzību un aprēķinātas to īpašības, izmantojot tikai fundamentālās konstantes (Dr.chem. Jurijs Žukovskis, LZA ārz. loc. Roberts Evarestovs, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts sadarbībā ar Sanktpēterburgas Universitāti)
  • Atklātas jaunas somatostatīna receptora ģenētiskās variācijas, kas ļaus veikt individuālu terapiju akromegālijas pacientiem (LZA kor.loc. Jānis Kloviņš, LZA kor.loc. Valdis Pīrāgs, Darja Ciganoka, Inga Balcere, Ivo Kāpa, Raitis Pečulis, Andra Valtere, PhD Liene Ņikitina-Zaķe, Ieva Lase, Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs, Paula Stradiņa Klīniskā universitātes slimnīca, Latvijas Universitātes Medicīnas fakultāte, Rīgas Austrumu klīniskā universitātes slimnīca)
  • Izpētīta Rīgas pilsētvēsture 17.gs., izmantojot Latvijas un ārzemju arhīvu kartogrāfiskos materiālus (Dr. hist. Margarita Barzdeviča, Latvijas Universitātes Latvijas vēstures institūts)
  • Pierādīts, ka elektronu lokalizāciju stiklveida silicija dioksīdā nosaka struktūras nesakārtotība. To var izmantot, pilnveidojot elektroniskās atmiņas ierīces (Dr.habil.phys. Anatolijs Truhins, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts)
  • Veikts būtisks zinātnisks pētījums par nacionālo identitāti un Latvijas sabiedrības attīstību, kas apkopots: Pārskats par tautas attīstību 2010/2011: Nacionālā identitāte, mobilitāte un rīcībspēja (Galv. red. Dr.sc.soc. Brigita Zepa, Dr.sc.soc. Evija Kļave, Latvijas Universitātes Sociālo un politisko pētījumu institūts)
  • Izveidota jauna ražīga vasaras kviešu šķirne Robijs, kas ir speciāli piemērota audzēšanai Baltijas reģionā. (Vija Strazdiņa, Maija Ceraukste, Dr.biol. Dace Grauda, LZA īst.loc. Īzaks Rašals, Valsts Stendes Graudaugu selekcijas institūts, Latvijas Universitātes Bioloģijas institūts).
  • Veikti fundamentāli kvantu fizikas pētījumi par optiski polarizētiem atomiem un rezultāti apkopoti monogrāfijā Marcis Auzinsh, Dmitry Budker, Simon Rochester. Optically Polarized Atoms: Understanding light-atom interactions. Oxford University Press, 2010, 380 pp. (akadēmiķis Mārcis Auziņš, Latvijas Universitāte sadarbībā ar Kalifornijas universitāti Berklijā)
  • Noskaidrota enzīma (gamma-butirobetaīna hidroksilāzes) trīsdimensionālā struktūra, kas ļaus izstrādāt jaunas kardioprotektīvas darbības zāļu vielas (LZA kor. loc. Kaspars Tārs, Dr. Andris Zeltiņš, Dr. Ainārs Leončiks, Dr. Andris Kazāks, Jānis Rūmnieks, Svetlana Koteloviča, Jeļena Šaripo, LZA kor. loc. Maija Dambrova, Dr.Edgars Liepiņš, Jānis Kūka, akadēmiķis Edvards Liepiņš, Kristaps Jaudzems, profesors Artūrs Vīksna, Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs, Latvijas Organiskās sintēzes institūts, Latvijas Universitāte)
  • Izveidota valodnieku enciklopēdija Valodniecība Latvijā: fakti un biogrāfijas, kurā iekļauts vairāk nekā 500 Latvijas un citu valstu lingvistu biogrāfiju, ar valodniecību un kultūrvēsturi saistīto notikumu hronoloģija no 13.gs. līdz 2009.gadam (Dr. Andrejs Bankavs, akadēmiķe Ilga Jansone, LU Latviešu valodas institūts)
  • Atklāts jauns efekts elektronu mijiedarbībā ar augstfrekvences elektromagnētiskajiem viļņiem žirotrona rezonatorā un izstrādāta teorija, kas atļauj uzlabot to darbību kodolsintēzes reaktoros (akadēmiķis Oļģerts Dumbrājs, LZA kor.loc. Andrejs Reinfelds, Latvijas Universitāte sadarbībā ar Merilendas Universitāti)
  • Pirmoreiz no latīņu valodas tulkots un ieviests zinātniskajā apritē viens no nozīmīgākajiem viduslaiku vēstures avotiem – Franciska no Moliano izmeklēšanas protokols. Tas atklāj unikālas ziņas par 14. gs. politiku un cīņām Baltijas zemēs un Livonijā ( akadēmiķis Ēvalds Mugurēvičs, LU Latvijas vēstures institūts)
  • Pirmo reizi veikta sekmīga cilmes šūnu transplantācija sirds muskulī zīdainim ar smagu sirdskaiti. (vadītāji profesors Aris Lācis un LZA kor.loc. Andrejs Ērglis, Bērnu klīniskā universitātes slimnīca un Paula Stradiņa klīniskās universitātes slimnīcas Latvijas Kardioloģijas centrs un Šūnu transplantācijas centrs)
  • Izveidots lielākais Eiropas daudzvalodu terminoloģijas portāls EuroTermBank, kas nodrošina vienotu piekļuvi daudznozaru un daudzvalodu, t. sk. arī latviešu, terminoloģijai internetā (Dr. Andrejs Vasiļjevs, Raivis Skadiņš, Dr. Tatjana Gornostaja, LZA kor.loc. Juris Borzovs, akadēmiķe Valentīna Skujiņa, SIA Tilde, Latvijas Universitāte, Latvijas Zinātņu akadēmija)
  • Izstrādāta jauna metode litija dzelzs fosfāta plāno slāņu pārklājumu iegūšanai baterijām un akumulatoriem portatīvajās elektroierīcēs un mikroelektronikā (Dr. Jānis Kleperis, Dr. Gunārs Bajārs, Jānis Šmits, Gints Kučinskis, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts)
  • Izveidota šobrīd pilnīgākā Latvijas dendrofloras datu bāze un sastādīts Latvijas kokaugu atlants, kas paver jaunas iespējas veikt pētījumus par bioloģiskās daudzveidības procesiem Latvijā (Dr.habil. Māris Laiviņš, Maija Bice, Ilmārs Krampis, Dr. Dzintra Knape, Dr. Dagnija Šmite, Dr. Viesturs Šulcs, Latvijas Universitātes Bioloģijas institūta Ģeobotānikas laboratorija)
  • Kompleksā pētījumā latviešu valodas dialekti pirmo reizi atspoguļoti baltu valodu kontekstā (Baltu valodu atlantā) un iekļauti Eiropas lingvistiskajā telpā (akad. Ilga Jansone, LZA kor. loc. Anna Stafecka; Latvijas Universitātes Latviešu valodas institūts sadarbībā ar Lietuvas Valodas institūtu).
  • Zinātnes un augstākās izglītības attīstība Latvijā no 13. gadsimta līdz 1862. gadam pirmoreiz kompleksi izpētīta un parādīta kā vienots process, atainojot visas vēsturiskās norises enciklopēdiskā monogrāfijā “Zinātnes un augstskolu sākotne Latvijā” (akad. Jānis Stradiņš, Latvijas Universitātes Latvijas vēstures institūts).
  • Izstrādāta jauna modelēšanas metodika rentgenabsorbcijas spektru analīzei, kas ļauj korekti rekonstruēt vielas atomu struktūru, balstoties uz kvantu ķīmijas un klasiskās molekulārās dinamikas integrētām pieejām (LZA kor. loc. Aleksejs Kuzmins, LZA ārz.loc. Roberts Evarestovs; Latvijas Universitātes Cietvielu Fizikas institūts sadarbībā ar no Sanktpēterburgas Universitāti).
  • Izstrādāts lokanu feromagnētisku stīgu matemātiskais modelis. Pirmo reizi pasaulē iegūti to eksperimentālie paraugi un apstiprināta virkne teorētiski paredzēto likumsakarību. Šīs stīgas paver plašas iespējas ar magnētisku lauku vadāmu mikrodzinēju izveidošanai, dažādu pārneses procesu realizācijai biotehnoloģijās un biomedicīnā (akad. Andrejs Cēbers, Mihails Belovs, Kaspars Ērglis; Latvijas Universitāte).
  • Izstrādāta un aprobēta oriģināla, pilnībā grafiska saskarne “Semantiskā Latvija”, kas tīmeklī organizētus datus padara tieši pieejamus nozaru speciālistiem (mediķiem, reģistru lietotājiem u. c.), neiesaistot programmētājus pārkodēšanai (Guntis Bārzdiņš, LZA kor.loc. Audris Kalniņš, Kārlis Podnieks, LZA kor.loc. Valdis Pīrāgs; Latvijas Universitāte).
  • Izmantojot augu biotehnoloģijas metodes, Latvijā selekcionēta un oficiāli reģistrēta jauna vasaras miežu šķirne “Austris” (Sofija Kaļiņina, Dace Grauda, akad. Īzaks Rašals, Māra Bleidere, Ilze Grunte, Solveiga Maļecka; Latvijas Universitātes Bioloģijas institūts, Valsts Stendes graudaugu selekcijas institūts).
  • Pabeigts oriģināls komplekss pētījums par nevardarbīgās pretošanās metodēm, stratēģiju, taktiku Latvijā ilgstošā laika posmā, valstij demokrātiskā ceļā atgūstot neatkarību un starptautisko atzīšanu. Pētījums, kas veikts Valsts pētījumu programmas "Letonika: pētījumi par vēsturi, valodu un kultūru" ietvaros, publicēts monogrāfijā „Valdis Blūzma, Tālavs Jundzis, Jānis Riekstiņš, Heinrihs Strods, Džīns Šārps. „Nevardarbīgā pretošanās: Latvijas neatkarības atgūšanas ceļš 1945- 1991”’.
  • Pirmo reizi modelēta kvantu interference no oglekļa nanocaurulītēm kā jauna perspektīva kvantu informācijas apstrādes ierīce. (Dr.Vjačeslavs Kaščejevs, LU Cietvielu fizikas institūts sadarbībā ar Kembridžas Universitāti un Vašingtonas Universitāti)
  • Pirmoreiz Latvijā izdota plaša „Valodniecības pamatterminu skaidrojošā vārdnīca” (2000 terminu) ar terminu skaidrojumiem latviešu valodā un ekvivalentiem angļu, vācu un krievu valodā. Vārdnīca izmantojama vienotas valodniecības terminoloģijas ieviešanai. Sast. autoru kolektīvs akadēmiķes Valentīnas Skujiņas vadībā.
  • Izstrādāta un ieviesta kompleksa klīniski ģenētiskās izmeklēšanas metode bērnu hronisko   slimību riska faktoru noskaidrošanai (LZA kor.loc. Ingrīda Rumba, Dr. Liene Ņikitina-Zaķe, Dr. Tatjana Sjakste, Ieva Saulīte, Irēna Rinkuža, Dr. Silvija Remberga (Latvijas Universitātes Medicīnas fakultāte, Latvijas Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs, Latvijas Universitātes Bioloģijas institūts, Bērnu klīniskā Universitātes slimnīca Gaiļezerā)
  • Parādīta mildronāta spēja normalizēt šūnas mitohondriālos procesus, kas paver jaunas iespējas neirodeģeneratīvo slimību ārstēšanā (akadēmiķe Vija Kluša, akadēmiķis Ivars Kalviņš, Latvijas Universitātes Medicīnas fakultāte, Latvijas Organiskās sintēzes institūts)
  • Latviešu nācijas pamatvērtību popularizēšanai pasaulē sagatavots un izdots A. Pumpura eposa „Lāčplēsis” akadēmiskais izdevums angļu valodā („Bearslayer. The Latvian Legend”, LU Akadēmiskais apgāds, 2007). Tulkojis LU Dr.h.c. Artūrs Kroplijs (Austrālija), zinātnisko apceru un komentāru autori: projekta vadītāja LZA kor.loc. Ausma Cimdiņa, akadēmiķe  Vaira Vīķe–Freiberga, Dr. Ojārs Lāms, akadēmiķe Janīna Kursīte, Dr. Kaspars Kļaviņš. (Latvijas Universitātes Filoloģijas fakultāte)
  • Apzināts un publicēts ievērojamā Latgales valodnieka profesora Antona Breidaka zinātniskais mantojums – “Darbu izlase” divos sējumos (LU LVaI apgāds, 2007) (Latvijas Universitātes Latviešu valodas institūts, Daugavpils Universitāte)
  • Izdodot 4. sējumu (“Latvijas mazās pilsētas un lauki” ), pabeigta nozīmīga  18.gs. Latvijas  vēstures un etnoloģijas avota  – J.K. Broces zīmējumu un aprakstu sērijas „Monumente” (LU LVI apgāds, 2007) zinātniskā apstrāde un izdošana (Latvijas vēstures institūts, Latvijas Akadēmiskā bibliotēka)
  • Izpētītas stroncija titanāta virsmu īpašības, kas dod iespēju būtiski uzlabot informācijas apstrādes ierīču darbību (Dr. Jurijs Kotomins, Dr. Sergejs Piskunovs, Dr. Jurijs Žukovskis, Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūts)
  • Izstrādāti jauni optiskie paņēmieni ādas un asinsvadu saslimstību diagnostikai (Dr. Jānis Spīgulis, LU Atomfizikas un spektroskopijas institūts sadarbībā ar LU Bioloģijas fakultāti un Kardioloģijas institūtu)
  • Izveidoti jauna tipa efektīvi luminiscentie detektoru materiāli, kurus izmanto skābekļa daudzuma noteikšanai (Dr. Larisa Grigorjeva, Dr. Donats Millers, Mag. Krišjānis Šmits, LU Cietvielu fizikas institūts sadarbībā ar Polijas ZA Augsto spiedienu fizikas institūtu)
  • Izstrādāta jauna, ietilpīgāka optiskās atmiņas ierīce, kas sastāv no vairāku volframātu plānām kartiņām (LZA kor.loc. Aleksejs Kuzmins, Dr. Roberts Kalendarevs, LU Cietvielu fizikas institūts)
  • Uz veikto arheoloģisko izrakumu pamata apkopoti un monogrāfijā publicēti bagātīgi materiāli, raksturojot materiālo un garīgo kultūru lībiešu biezi apdzīvotā vietā un apbedījumos Daugavas lejtecē.- Salaspils Laukskolā laikā no 10.- 13. gs. (Dr. Annas Zariņas vadībā, LU Latvijas vēstures institūts)
  • Izstrādāti jauni kvantu skaitļošanas algoritmi. Tie ļauj daudz ātrāk risināt problēmas, kuras ir pārāk sarežģītas tradicionālajiem datoriem un prasa tiem lielāku atmiņu. (LZA kor.loc. Andris Ambainis, akadēmiķis Rūsiņš-Mārtiņš Freivalds. LU Matemātikas un informātikas institūts sadarbībā ar Vaterloo universitāti (Kanāda))
  • Medicīnas praksē ieviesti divi agrāk izstrādāti oriģināli imūnpreparāti - Rigvir un Larifāns, kas izmantojami vēža imūnterapijā un sekundāra imūndeficīta ārstēšanā (LZA goda locekle Aina Muceniece un Dr.med. Guna Feldmane. LU Augusta Kirhenšteina Mikrobioloģijas un virusoloģijas institūts)
  • Izveidota Letonikas zinātniskā programma, desmit gadu pētījumu rezultāti apkopoti Pirmajā Letonikas kongresā 2005.g. oktobrī Daugavpilī un Rīgā. Letonika ir starpdisciplināra humanitāru zinātņu kopa, sabiedrības garīgās kultūras veidotāja, kas pēta Latvijas vēsturi, valodu un kultūru no vissenākajiem laikiem līdz mūsdienām.
  • Izstrādāta imersijas hologrāfiskā ieraksta metode, kas dod iespēju ierakstīt hologrāfiskos režģus ar ļoti mazu (50 nm) periodu ( Dr.phys. Jānis Teteris. LU Cietvielu fizikas institūts)
  • Atklāta interleikīna-1 gēna polimorfisma saistība ar koronārās sirds slimības iekaisuma marķieriem. Tas būtiski papildina izpratni par šīs slimības izraisīšanos un palīdz izvēlēties piemērotu terapiju slimnieku ārstēšanā (LU Biomedicīnas pētījumu un studiju centrs, P. Stradiņa Klīniskā universitātes slimnīca)
  • Pirmoreiz izpētīti un apkopoti latviešu un vācu literatūras, ieskaitot vācbaltiešu literatūru, vēsture un ietekme Latvijā: “Vācu literatūra un Latvija. 1890-1945”. (Sastādītājs un zinātniskais redaktors akadēmiķis Benedikts Kalnačs, autoru kolektīvs: Benedikts Kalnačs, Dr.philol. Inguna Daukste-Silasproģe, Dr.philol. Māra Grudule, Dr.philol. Zanda Gūtmane, Jana Vērdiņa, LU Literatūras, folkloras un mākslas institūts)
  • Zinātniski apkopota dekoratīvo krāšņumkrūmu rododendru introdukcija un kultūras vēsture Latvijā, kā arī Latvijā selekcionēto brīvdabas rododendru šķirņu apraksti (akadēmiķis Rihards  Kondratovičs)
  • Atklāta jauna fizikāla parādība -  termomagnētiskā osmoze (LU Fizikas institūts, akadēmiķis E. Blūms)
  • Izmantojot kvantu efektus, paaugstināta magnetometrijas jutība virs klasiskās fizikas atļautās robežas (LU sadarbībā ar Kalifornijas  universitāti, akadēmiķis M. Auziņš)
  • Eksperimentāli pierādīts un aprakstīts ātrākais  informācijas kodēšanas mehānisms nervu sistēmā (LU sadarbībā ar Umea universitāti (Zviedrija), prof. I. Birznieks)
  • Pirmoreiz izstrādāts un izdots pilnīgs sistemātisks pārskats par Latvijas viduslaiku pilīm (LU Latvijas vēstures institūts, akadēmiķi A. Caune un  I. Ose)
  • Latvija iesaistījusies starptautiskā ilgtermiņa ekoloģisko pētījumu globālā sistēmā (LU Bioloģijas institūts, LZA kor.loc.V. Melecis)
  • Identificēts jauns lāzerstarojuma radīto defektu veidošanās mehānisms stiklveida silīcija dioksīdā (LU Cietvielu fizikas institūts sadarbībā ar Tokijas Tehnoloģisko institūtu, akadēmiķis  L. Skuja)
  • Izstrādāta unikāla ierīce kosmisko satelītu lāzerlokācijai – notikumu taimers (LU Elektronikas un datorzinātņu institūts, Dr. J. Artjuhs)