Spektroskopia laserowa pozwala nam na badanie zjawisk zachodzących na poziomie atomów i cząsteczek oraz ich oddziaływania z materią. Obecnie jest to jedna z najszybciej rozwijających się dziedzin nauki. Badaniem nowych typów źródeł promieniowania laserowego do spektroskopii zajmuje się Dorota Tomaszewska-Rolla ze Szkoły Doktorskiej PWr.

Nasza doktorantka jest m.in. laureatką prestiżowego, ministerialnego programu „Diamentowy Grant” oraz konkursu „Start” Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, który wspiera wybitnych młodych uczonych. Należy także do pierwszego rocznika osób, które rozpoczęły naukę w utworzonej w 2019 r. Szkoły Doktorskiej PWr.

Swoją pracę doktorską przygotowuje pod opieką dr. hab. inż. Grzegorza Sobonia, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, a promotorem pomocniczym jest dr hab. inż. Karol Krzempek, również z W12.

Od optyki do elektroniki

Od najmłodszych lat interesowała się fizyką, a swoją przygodę na Politechnice Wrocławskiej rozpoczęła na kierunku optyka ze specjalnością inżynieria optyczna i fotoniczna na Wydziale Podstawowych Problemów Techniki, gdzie uzyskała stopień inżyniera i tytuł magistra.

W swojej pracy doktorskiej zajmuje się metodami generacji optycznych grzebieni częstotliwości w zakresie średniej podczerwieni dla potrzeb spektroskopii laserowej. Grzebienie częstotliwości optycznych to, w dużym skrócie, rodzaj promieniowania laserowego. Widmo takiego lasera składa się z tysięcy równoodległych linii – „zębów” – grzebienia rozmieszczonych w szerokim zakresie spektralnym na przestrzeni dziesiątek lub nawet setek nanometrów.

– Są to tzw. lasery impulsowe, które „strzelają” najczęściej bardzo krótkimi impulsami. Mówimy tu o wielkościach trudnych do wyobrażenia, rzędu femtosekundy, czyli 10-15 sekundy. Takie urządzenia są wykorzystywane w bardzo wielu miejscach, np. w zegarach optycznych, które są dużo bardziej dokładne od obecnych rozwiązań, czy właśnie w dziedzinie spektroskopii, którą się obecnie zajmuję – wyjaśnia doktorantka. Dzięki dużej dokładności tego typu urządzenia znajdują również zastosowanie w metrologii.

Spektroskopia laserowa znajduje zastosowanie w wykrywaniu różnego rodzaju cząsteczek na przykład w powietrzu. Mogą to być np. substancje toksyczne, wybuchowe lub inne zanieczyszczenia. Zbudowane w tej technologii czujniki mogą być wykorzystywane m.in. na stacjach paliw, gdzie wykrywają wycieki gazów albo w hodowlach bydła, gdzie monitorują poziom metanu.

– W badaniach skupiam się na niestandardowych długościach fal, które do tej pory nie były rozwijane. Stworzenie nowych generacji optycznych grzebieni częstotliwości pozwoli tym samym na badanie nowych typów cząsteczek – wyjaśnia doktorantka. – Moja praca w laboratorium, ustawianie zwierciadeł, spawanie światłowodów i budowanie laserów światłowodowych, jest trochę jak układanie skomplikowanych klocków LEGO dla dorosłych – dodaje.

Nie tylko badania

Oczywiście praca nad doktoratem wiąże się także ze śledzeniem publikacji, udziałem w konferencjach i nawiązywaniem kontaktów z innymi naukowcami. To właśnie poprzez udział w międzynarodowych spotkaniach najłatwiej śledzić obecne trendy w nauce i znaleźć interesujący temat badań.

– A precyzyjna spektroskopia laserowa, w tym techniki z wykorzystaniem grzebienia częstotliwości optycznych, przeżywa obecnie swój rozkwit. Ogromny wpływ miała na to na pewno nagroda Nobla, którą w 2005 r. za badania w tym zakresie otrzymali Theodor Hänsch i John L. Hall. Chyba wszyscy badacze chcieliby zrewolucjonizować swoją dziedzinę nauki, ale warto pamiętać, że nawet uzyskany przez nas mały wynik może być kluczowy dla prowadzonych gdzie indziej eksperymentów. Dlatego tak ważna jest współpraca i budowanie odpowiedniej sieci kontaktów – podkreśla.

– W naszym zespole panuje przekonanie, że trzeba wyjechać, bo jest to podstawą do dalszego rozwoju. Jedzie się też po to, żeby przywieźć nową wiedzę z powrotem i rozwijać badania w naszym laboratorium – podkreśla i dodaje, że chociaż ma już kilka opcji wyjazdu, to ostateczna decyzja zapadnie w momencie, gdy złoży swoją pracę doktorską.

– Cały czas szukam swojej drogi w życiu i chociaż jestem bardzo mocno związana z nauką, to czasem jeszcze pojawiają się momenty zawahania, czy powinnam to nadal robić. Wydaje mi się, że w takiej sytuacji najważniejsze to mieć wokół siebie zespół, który potrafi wesprzeć w trudnym momencie i osoby, z którymi można podzielić się swoimi wątpliwościami – przyznaje.

Nowa formuła szkół doktorskich

Szkoła Doktorska PWr działa od 1 października 2019 r. To całkowicie nowy system kształcenia doktorantów, który zastąpił funkcjonujące wcześniej studia doktoranckie. Pięć lat temu naukę rozpoczęło w niej ponad 150 osób, w tym dwunastu obcokrajowców.

– Uważam, że nowa formuła szkoły doktorskiej bardzo się sprawdza. Zwłaszcza w moim przypadku, gdy rozpoczynając doktorat zmieniłam de facto wydział. Możliwość wybrania i dopasowania zajęć do swoich zainteresowań bardzo mocno wpływa na interdyscyplinarność zdobywanej wiedzy, a to przekłada się na prowadzone projekty. Więcej czasu możemy poświęcić na tematy, które nas interesują – przekonuje Dorota Tomaszewska-Rolla.

Jednym z kluczowych elementów w trakcie nauki w Szkole Doktorskiej jest ocena śródokresowa, która jest przeprowadzana na początku V semestru kształcenia. Trzyosobowa komisja dokonuje w jej trakcie oceny m.in. indywidualnego planu badawczego doktoranta, pisemnego autoreferatu, w którym doktorant przedstawia sprawozdanie z realizacji indywidualnego planu badawczego oraz przedstawionej przez doktoranta 15-minutowej ustnej prezentacji osiągnięć naukowych, związanych z realizacją pracy doktorskiej.

– Traktowałam to jako swego rodzaju egzamin naszej dwuletniej pracy w Szkole Doktorskiej. Na moim roczniku tylko jedna osoba nie przeszła oceny, więc nie jest to aż tak straszne, choć młodsi doktoranci proszą o porady, jak się do tego przygotować – mówi doktorantka. – Tak naprawdę dużym wyzwaniem pozostaje konieczność posiadania publikacji, która jest jednak wymagana w okresie całego doktoratu. Dla osób zmieniających temat pracy doktorskiej może to być problem, bo ten proces czasem trwa nawet rok. Jeśli jednak pracujemy sumiennie, to nie mamy się czego obawiać –dodaje.

Obecnie nauka w szkole doktorskiej prowadzona jest w języku angielskim. Pierwsze roczniki nie miały takiego obowiązku, ale Dorota Tomaszewska-Rolla i tak swoją pracę przygotowuje właśnie w języku angielskim.

– Na całym świecie językiem nauki jest język angielski, więc rozpoczynając pracę naukową musimy się z tym liczyć. Na pewno taka forma upraszcza cały proces przygotowania publikacji. Sama wychodzę z założenia, że szansa na to, że o wynikach mojej pracy przeczytają inni naukowcy jest większa, gdy praca jest napisana po angielsku – zaznacza.

Rekrutacja do Szkoły Doktorskiej PWr rusza 15 maja. Terminarz i szczegółowe zasady można znaleźć na stronie szkoły.

mic