Nüüd oma uurimisrühm Tartus

Paaril viimasel aastal on Euroopa riikidest Tartu Ülikooli Füüsika Instituuti tagasi tulnud seitse meie alma materi kasvandikku, enamus välismaal doktorikraadi kaitsnud noormehed, kellega käesoleva aasta jooksul ka põgusalt tutvust oleme teinud. Viis neist – Marco Kirm, Madis Kiisk, Vambola Kisand, Vladimir Babin ja Ilmar Kink – on juba sel aastal Horisondi küsimustele vastanud. Seekord saab sõna TANEL KÄÄMBRE.

Viibisite pikka aega kodunt eemal. Kus olite, mida tegite, kellena ja kui kaua?

Olin aastatel 1994–2002 Uppsala ülikooli füüsikaosakonnas doktorant ja kirjutasin oma doktoritööd fullereeniühenditest. Fullereenid on sellised toredad molekulid, mis koosnevad üksiti süsinikuaatomitest, ja on jalgpallikujulised – kohe niipalju, et kui võtta üks päris tavaline jalgpall ja panna igasse nurka, kus jalgpallil kolm õmblust kokku jooksevad, üks aatom, siis saamegi kõige tüüpilisema fullereeni mudeli. Nagu iga vähegi jalgpalli näinud lugeja kindlasti teab, on tavaline jalgpall kokku õmmeldud 12-st viisnurksest ja 20-st kuusnurksest lapist – mudelina kujutab aga seesama tavaline jalgpall niisugust molekuli, mis ongi nii sümmeetriline, kui üks molekul üldse olla saab. Niisiis on antud juhul suurim võimalik hulk selliseid asendeid, mille kohta võib öelda, et “pöörasin küll, aga ikka näeb välja, nagu poleks jalgpalli liigutanud”. Sellega on seotud mõnede fullereeniühendite omadus olla ülijuht kõrgematel temperatuuridel kui näiteks metallid. Eks öeldu tekitab siis mõnesugust huvi ka praktilise poole pealt – mõte, et arvutite edevamaks muutmiseks oleks tarvis peale räni veel vaid süsinikku, oleks ju üsna meelitav. Praktiline elu päris nii rõõsa ei ole. Aga oma tubli iva selles temaatikas siiski on, seda nii rakenduslikust küljest, ja samas ka loodusteaduslike teoreetiliste aluste poolt vaadatuna. Mis on pannud mind ennastki mõtlema selles suunas, et rakendusteadus ei pruugi sugugi olla “päris teaduse” poolt vaadatuna mingi igav ja sügavama kujutlusvõimeta käsitöö.

Kuidas sattusite välismaale?

Kui kirjutasin aastal 1994 Tartu füüsikainstituudis diplomitööd elektrilistest vastastikmõjudest kõrgtemperatuursetes ülijuhtides, siis pakuti juhtumisi mulle edasiõppimisvõimalust professor Kai Siegbahni juures Uppsalas. Ehkki ettepanek haakus mu diplomitöö teemaga ainult üldiselt – uuritavad aineteklassid võinuks ehk kattuda, meetod ja tehnika siiski sootuks teised – , otsustasin mõningase kaalumise järel selle siiski ära proovida. Nojah, eks see osutunud küllalt olulises osas pea ees külma vette hüppamiseks, aga oli kindlasti väga õpetlik mitmes mõttes. Kai Siegbahn oli aastal 1981 saanud Nobeli preemia oma töö eest fotoelektronspektroskoopia arendamisel. See oli andnud võimaluse ka emeriidina oma laborit juhtida, samas aga ka vabaduse mitte iga hinna eest publitseerida, vaid tegeleda pikemalt uudsemate, või eksootilisemate asjadega. Säärane vabadus, ja ehk ka liiga väike meeskond, just doktoritöö mahu täitmist ei soosinud, mistõttu pidin kas leidma hoogsamalt teaduslikke tulemusi avaldava labori või üritusest üldse loobuma. Ja nagu heas jutus ikka, tekkis mõnesuguse kannatamise järel võimalus asuda tööle ühte nooruspärasemalt toimivasse uurimisrühma sealsamas. Uurimisrühma juhiks oli üks Kai Siegbahni õpilastest, professor Joseph Nordgren, kes oli akadeemilise vaba-aasta jagu tegev olnud sünkrotroni juures Berkeleys Californias, mis verivärskena oli ka tõhusam kui eelmised samalaadsed. Too aasta aga oli andnud üsna süvitsi läinud koostöö, mis tähendas muu hulgas, et praktiliselt kogu uurimisrühm veetis suurema osa ajast koos ning tegi arvestatava hulga oma teaduskatsetest ka mõnevõrra mahedamas kliimas kui varem.

Kõige meeldivam kogemus äraoldud ajal?

Nii proosaliselt kui see ka ei kõla, on võimalus teha oma katseid mõnevõrra pehmemas kliimavööndis küllaltki meeldiv kogemus. Algul olin isegi pisut üllatunud, et veel päevarahasid ka makstakse. Mitte et tulemusi poleks olnud. Pigem vastupidi. Õigupoolest sai sealt alguse ka see väike uurimisteema, mis Horisondiski paar-kolm aastat tagasi ära mainiti (Tanel Käämbrele määrati Rootsi Kuningliku Teadusseltsi otsusega algul kõne all olnud fullereenide uuringute eest 2003. aasta füüsikaautasu – Thaléni auhind, Horisont 6/2003, lk 5 – toim). Doktoritöö kaitsmine oli aga kindlasti kõige meeldivam kergendus.

Miks tulite tagasi – ilmselt oleksite leidnud tööd ka mõnes välisriigis?

Tartus füüsika instituudis oodati mind, sest instituut oli vahepeal saanud Euroopa Liidu tippkeskuse staatuse ja sellega seoses otsiti inimesi, kes oleksid sobivad parasjagu järeldoktoritena jätkama. Minu doktoritöö aines, või vähemalt eksperimenditehnikad, haakusid ka väga hästi temaatikaga, millega praeguseks juba mitu kümnendit on tegeldud FI röntgenspektroskoopia uurimisrühmas, samuti kavandatud ja tolleks ajaks juba ka põhiosas rahastatud pinnauurimiskompleksi omadega. Mõnes mõttes tõin ka nii-öelda vana temaatikat tagasi (ehk mõnevõrra uuel tasemel küll), kuna vahepeal oli tosinkond aastat olnud põhirõhk siinmail (röntgen)fotoelektronspektroskoopilistel uuringutel. Röntgenikiirgusspektritega tegelemine oli kuulunud varasemasse aega, mis nüüd jällegi mõnevõrra uueks saanud. Tegelikult ongi need uurimistehnikad üpris läbipõimunud ja teineteist täiendavad, nii et tihtipeale saab selgema pildi uuritava aine omadustest, kui mõlemaid kasutada. Lühidalt öeldes uuritakse nende abil elektronide omavahelisi jõuvahekordi ja võimalikke liikumisteid väga kiiretes (femtosekundi järku) protsessides. Jõuvahekorrad ehk energiatasemete paiknemine ja vahekaugused osakeste vahel määravad enamiku tajutavaid ainete omadusi, nagu värvuse, läbipaistvuse, aga ka elektrijuhtivuse. Laengute liikumise dünaamika ja liikumisvabadus aatomilt aatomile või selle pärssumine annab aga sageli muul moel kättesaamatut teavet näiteks aine võimalikust ülijuhtivusest.

Alustada võib ka suhteliselt rutiinsest diagnostikast selle kohta, kui mitu ja mis tingimustel sadestatud aatomkiht hakkab veenvalt käituma, nagu tüüpiline oksiid – näiteks elektriliselt isoleerima, et seda saaks kasutada näiteks arvutiprotsessoris kondensaatorina töötavas elemendis. Nende elementide mõõtmed protsessorites on ju nõnda vägevalt kahanenud, et piir seal nii tüüpilise ränioksiidi kasutamisele veel väiksemate skeemi elementidena on praeguse uurimistempo puhul varsti käes. Huvi on pakkunud näiteks tsirkooniumi ja veel mõnede metallide oksiidid, mille üliõhukeste kilede uurimine ja diagnostika saabki algselt üheks põhiteemaks peatselt füüsika instituudis tööle hakkaval eksperimendiseadmel.

Mainitud tegevus käib siis peamiselt Tartus. Aga samal ajal ei ole katkenud suhted väliskolleegide ja teaduslaboritega, kus me ajuti töötame. Tartus jääb jälg mõnes mõttes ehk rohkem maha, sest küllaltki viks ja mitmekülgne pinnakeemia ja –füüsikakompleks on parasjagu väljaarendamisel. Samas olen ma olnud juba mõnda aega tegev Lundis, MAX-labi sünkrotronis, aidates seal korras hoida üht eksperimendijaama. Eks mõnevõrra on sellest kasu ka mu siinse uurimisrühma kolleegidele, sest võimalusi ja paindlikkust eksperimendiaja saamisel seal lisandub, ning need on siiani ka tublit kasutust leidnud. Väga suur liialdus pole ehk öelda, et Lundis asub see meie Tartu labori osa, kus me kiirgusspektreid mõõdame.

Mis Teid üllatas kodus, võrreldes paigaga, kust tulite?

Ega ma kuskil väga kaugel ju ära olnud, selles mõttes mingeid eriti märkimisväärseid üllatusi polnudki. Vahest ehk n-ö instituudisisene õhuke infrastruktuurikiht, st et enamus tööst alates vaakumkambrite joonestamisest kuni igasuguse pudi-padi, nagu kruvid ja otsikud, otsimisest ja sealt edasi näiteks spektromeetri häälestamiseni, tuleb enamasti endal teha – uute aegade saabudes on ilmselt ajuti tundunud, et insenerpersonali poleks justkui suuremat tarvis. Seda tööd pole mina aga otseselt õppinud, nii et kindlasti edeneks see kellelgi teisel tõhusamalt. Sellest vaatenurgast oleks ilmselt olnud vähem üllatav tagasi tulla nii paarkümmend aastat tagasi. Aga – siis poleks jälle olnud raha ehk võimalust nüüdisaegset aparatuuri soetada, isegi kui mitte vaadata laborist väljapoole. Probleem on ehk universaalsemat laadi, ja seostub rohkem instituudi suurusega, kui mõne “meie–välismaa” või muu taolise, meeleldi ikka geograafiaga seostatud vastandusega.

Milles näete oma tulevikuperspektiivi?

Lähemas perspektiivis on vaja Tartus labor sisustada, töökorda saada ja mehitada, et see seisma ei jääks, vaid edasi edeneks. Praegu on meid laboris natuke liiga vähe, nii pool tosinat. Uut eksperimendikompleksi lükkame peamiselt käima kahekesi, koos doktorant Kuno Kooseriga. Aeg-ajalt on selles töös abiks ka Agu Saar ning Ergo Nõmmiste, kes on eksperimenditehnikas hästi kodus, aga peab ka direktorikoormat kandma. Laborijuhataja Arvo Kikas hoolitseb peamiselt teadusprogrammi eest ehk vaatab, et me kõik ikka päris teadust ka teeks ja et see artiklitena aeg-ajalt teistelegi lugeda ilmuks. Kolleeg Rein Ruus arvutab teooriat. Mõned inimesed lisaks lubaks küllap senisest jõudsamalt edeneda, nii eksperimendiseadme uudsuse kui ka publitseerimisnobeduse poolest – nii et kui mõni seda artiklit lugev tudeng ehk on parasjagu sealmaal, et otsib kohta, kus oma magistri- või doktoritööd teha, siis võiks ta meid üle vaadata, võib-olla saaks abi mõlemale.

Aga pikemalt ja laiemalt vaadates ütleksin, et näen oma tegevuse mõnesugust mõtet selles, kui seeläbi ka kodumaine tippteadus maa peale või vähemalt maalähedasemale orbiidile tuleks ning suhtumist teadusesse pisut lihtsamaks ja vähem pühalikuks, rohkem igapäevaseks muudaks. See tähendaks ühtaegu nii võimaluste näitamist inimestele, kes midagi on nõuks võtnud toota, kuidas tippteaduse-labor võib neile nähtavalt ja lihtsalt midagi kasulikku kohapeal ära teha. Mingi ähmane aimdus ütleb, et ehk võiks see näidata noorematelegi, et loodusteaduste õppimine ülikoolis ei ole päris võrreldav kloostrivande andmisega, ja tuua ka puhtpraktilisema ellusuhtumisega noori suuremal hulgal teaduse juurde, kus tuleb vahet teha sellel, mida üldse pole vaja teha ja sellel, mida kunagi hiljem ikkagi vaja on.