2016. aasta kevad on olnud oluliseks teetähiseks Raatuse kooli ajaloos. Nimelt sai kaheksanda klassi õpilane Ingvar Drikkit oma põhikooli loovtööna valminud uurimustöö „Tehislihastel põhineva mikromanipulaatori valmistamine“ eest õpilaste teadustööde riiklikul konkursil põhikoolide arvestuses väga kõrgelt hinnatud kolmanda preemia, mille andis üle haridus- ja teadusminister Jürgen Ligi (vt alumist fotot).

13-aastane teadlane

Ingvari tööle algse tõuke andnud loodusõpetuse ja bioloogiaõpetaja Aive Hoppenstieli sõnul on saavutus seda hinnalisem, et tegelikult sai suur osa tööst tehtud juba ajal, mil noormees oli alles 13-aastane ja käis oma seitsmendat kooliaastat. Teema, millega Ingvar tegeles, on aga tegelikult enamasti jõukohane gümnaasiumiõpilastele.

„Kahe aasta eest kolme õpilasega AHHAA keskuses üldhariduskoolide ja ülikoolide koostööpäeval käies soovitatigi seda teemat pigem gümnasistidele, aga kuna Ingvarile pakkus see nii suurt huvi, võttis ta siiski selle teekonna ette ja tulemus sai suurepärane,“ ütles Hoppenstiel.

Juhus ja huvi viisid inimesed kokku

Nagu liblika tiivalöögist võib alguse saada orkaan, on ka palju meie elus kinni pisikestes detailides ja juhustes. Nii juhtuski, et ühel kenal päeval jõudis õpetaja postkasti teade AHHAA keskuses korraldatavast ülalmainitud koostööpäevast. Ja toimuma pidi see juba samal päeval.

Nii pakkuski õpetaja temaga samal päeval tunnis olnud 7.a klassile välja, kas keegi on huvitatud sinna minekust. Ingvar ja kaks tema klassiõde olid huvitatud ja nii see läks. Liisbet Kirš ja Cäthriin Kaljund said oma töö „Nutitelefon – segaja või abistaja koolis?“ valmis ja kaitstud juba eelmisel aastal, Ingvar võttis asja veidi suuremalt ette.

Võlus esimesest silmapilgust

Kriitilise tähtsusega misiganes töödes ja tegemistes on inimese sisemine motivatsioon ja huvi. Nii oli ka Invariga, keda hilisem uurimustöö teema esimesest silmapilgust võlus. „Kui kuulsin sõnapaari tehislihased, oli kohe selge, et just sellega ma tegeleda soovin,“ ütles Ingvar.

Kõigest sellest algas ligi kaks aastat kestnud tõsine töö. Tulemuse saavutamiseks on teadlase töös olulisel kohal järjepidevus ja pingutus. Nii veetis Ingvar praktiliselt terve oma seitsmendas klassis käimise jooksul igal nädalal 1-2 tundi Tartu Ülikooli Tehnoloogiainstituudi (TÜTI) arukate materjalide ja seadmete laboris.

Teha midagi täiesti uut

Oma töös tegeles Ingvar ioonsete elektroaktiivsete polümeeridega (IEAP) ehk kihiliste komposiitmaterjalidega, mis koosnevad ioonjuhtivast membraanist, mida katavad mõlemalt poolt elektroodid. Kogu laminaat on immutatud elektrolüüdiga. Elektroodidele pinge rakendamine põhjustab ioonide ümberpaiknemist laminaadi kihtides, mis omakorda põhjustab komposiidi paindumist.

Viimaste aastate jooksul on TÜTI arukate materjalide ja seadmete laboris välja töötatud lihtne ja hästi korratav protsess IEAP-de valmistamiseks märksa suuremates kogustes kui see maailmas tavaks on. Ingvari töö eesmärgiks oli valmistada ühisel membraanil mitu mehhaaniliselt seotud, kuid elektriliselt sõltumatut täiturit.

Selleks oli vaja olemasolevat protsessi täiendada maskimise etapiga. Eelnevalt oli niisugust tehnikat antud laboris proovitud ainult ühel korral, aga siis hoopis teistsuguse IEAP materjali korral.

Võta teema, mis sind huvitab!

Läbimaks kõiki protsessi etappe ja et asi huvitavam oleks, püstitati ülesandeks valmistada IEAP laminaat, millest saaks lõigata hulga (kindlasti rohkem kui 10) mikromanipulaatorit, mis sobiks näiteks väikeste objektide liigutamiseks optilise mikroskoobi või skaneeriva elektronmikroskoobi (SEM) all või hoopis kasutamiseks elektromehaanilises mikrosüsteemis (MEMS).

Töö tulemusena valmis 10 cm diameetriga ringikujuline maskitud tükk IEAP materjali, millest saaks lõigata sadakond mikromanipulaatorit. Manipulaatorid lõikas Ingvar välja žiletiteraga, nende tööd testis optilise mikroskoobi all õhus ja elektronmikroskoobi all vaakumis. Töö tulemusena võib kindlalt väita, et maskimisega on võimalik valmistada ühisel membraanil üksteisest elektriliselt sõltumatut, kuid mehhaaniliselt seotud täitur-manipulaatoreid.

Teema oli õpilase jaoks niivõrd huvitav, et ta lausa põles soovist igal nädalal jälle laborisse katsetama minna. „Tuleb võtta selline teema, mis sind huvitab. See annab motivatsiooni ja paneb tööle,“ ütles Ingvar soovituseks kõikidele, kellel loovtöö tegemine alles ees seisab.

Kahe kuu töö tuli uuesti teha

Laboris töötamine oli noormehele põnev ja uus kogemus juba seetõttu, et kokku tuli puutuda ainega, mida seitsmendas klassis veel koolis ei õpita, nimelt keemiaga. Kõik praktikas läbiviidud katsed on sajaprotsendiliselt õpilase enda tehtud. Nagu teaduskatsetes ikka, ei pruugi kõik esimese korraga täielikult õnnestuda, juhtus ka Ingvaril üks „väike“ äpardus.

„Olin juba 2 kuud laboris käinud kui selgus, et kolmekihilise tehislihase keskmine kiht ehk membraan oli liiga õhuke, mistõttu selle ümber olevad elektroodid ühinesid ja põhjustasid lühise. Nii tuli suur osa tööst uuesti teha ja kindluse mõttes sai membraan tehtud kolm korda paksem.“

Ettekanne keeles, mida pole koolis õppinud

Ingvari esimese aasta töö päädis esinemisega Euroopa suurimal tehislihaste konverentsil EuroEAP 2015 (European Society for Electromechanically Active Polymer Transducers & Artificial Muscles). Üritusel, mis tõi Tallinnasse rohkem kui sada elektromehaaniliselt aktiivsete polümeeride valdkonna tippspetsialisti uurimisasutustest, ülikoolidest ja ettevõtetest üle maailma, tuli meie loo kangelasel üles astuda kolmeminutilise ettekandega keeles, mida ta ei ole koolis minutitki õppinud.

Lisaks oli seal üleval ka Ingvari posterettekanne. Igapäevaselt saksa ja vene keelt õppiv Ingvar on inglise keele teadmised omandanud iseseisvalt. Internet, filmid ja mängud on siin olnud suureks abimeheks. Taaskord oli suur ja õnnelik juhus, et 2015. aastal see valdkondlik aastakonverents just Eestis toimus ja Ingvarile sellise suurepärase kogemuse koju kätte tõi.

Maailma mastaabis uudne rakendus

Kiidusõnu Ingvarile jagus ka tema materjaliteadlastest juhendajatel Friedrich Kaasikul ja Andres Punningul.  Kaasiku sõnul on Ingvari töö tõepoolest ajaloolise tähtsusega. „Võin julgelt öelda et niisugune kahe vabadusastmega mikromanipulaator on maailma mastaabis täiesti uudne IEAP aktuaatorite rakendus.“

Samuti tõi Kaasik esile Ingvari suurt tahtmist ja pühendumust sooritada katseid ja mõõtmisi pärast koolipäeva. „Ta sai suurepäraselt hakkama talle ette antud ülesannetega nii keemialaboris, materjali valmistamise kui ka mikroaktuaatori uurimisega skaneeriva elektronmikroskoobi ja optilise mikroskoobiga.“

Võib teha, mida ise tahab

Kaasiku sõnul on Ingvar väga andekas noormees, kes suudab juba suhteliselt väikeste eelteadmistega hakata mõtlema, kuidas oleks võimalik midagi põhimõtteliselt uut luua või leiutada. Vähem tähtsad omadused ei ole ka tema järjekindlus ja visadus püüelda eesmärgi poole isegi siis kui see tundub kauge ja kättesaamatu. Eeltoodule lisaks tõstis juhendaja esile ka õpilase suurepärast esinemisoskust.

„Leian, et Ingvari näol on tegemist väga võimeka noormehega kellel on potentsiaali saada tulevikus tõeliselt säravaks tippteadlaseks. See, mida Ingvar teeb 10 aasta pärast ei oska ennustada, kuid oma lahtiste käte ja andeka peaga võib ta teha täpselt seda, mis talle meeldib,“ ütles Kaasik kokkuvõtteks.

Ülikooli tasemel tööd

Õpilaste riiklikule konkursile, kus Ingvari tööd tunnustati, esitati kokku 159 tööd, millest teadlastest koosnev žürii valis lõppvooru 99 uurimistööd, mida teadusfestivali kahe päeva jooksul žüriile ja avalikkusele esitleti. Nii pidi ka Ingvar terve ühe tööpäeva jagu oma postri kõrval seisma, seda esitlema ning žürii ja huviliste küsimustele vastama.

Žürii aseesimees, Tartu Ülikooli filosoofiadoktorant Heidy Meriste tõstis esile teadusfestivali inspireeriva keskkonna, mis pakatas noorte uurijate uudishimust ja kirglikust huvist oma teema vastu. „Märkasime rõõmuga, et paljud uurijad olid ette valmistanud põhjalikult ja hästi argumenteeritud ettekanded. Mitmed õpilaste uurimistööd vastasid ülikooli bakalaureuse ja magistritööde tasemele.“

Loobus sõidust Saksamaale

Lisaks mahukale teadusprogrammile jäi Ingvarile teadusfestival meelde ka võimalusega külastada Energia avastuskeskust, osaleda rikkalikul õhtusöögil ja näha väga lahedat mustkunstietendust.

Samuti sai kahe pika päeva jooksul sõbrunetud nii mõnegi huvitava noore inimesega teistest koolidest. Festival oli Ingvarile niivõrd oluline, et ta otsustas seal osalemise nimel ohverdada koos vanematega planeeritud sõidu Saksamaale.

Lisaks kogetud erakordsetele emotsioonidele tasus see kõik ära ka rahaliselt. 350-eurose preemia paigutust ei ole Ingvar veel lõpuni otsustanud, aga osa sellest läheb kindlasti uue arvutimonitori soetamiseks.

Eripreemiad tasakaalust väljas

Ainsa konstruktiivse kriitilise märkusena tõi Ingvar välja selle, et eripreemiatest läks suur enamus loodusega seotud tööde autoritele, sest lihtsalt selle valdkonnaga seotud organisatsioone ja ettevõtteid oli kõige enam auhindu sel korral välja pannud.

 „See võiks olla mitmekesisem, sest rongis tagasi Tartusse sõites oli nii mõnigi väga hea tööga väljas olnud õpilane pettunud, et tema töö äramärkimist ei leidnud. Samas mõni loodusteemaline töö sai kohe mitu eripreemiat,“ ütles Ingvar.

Festivali peakorraldaja Margit Lehis Eesti Teadusagentuurist võttis kriitika omaks ja möönis, et tõepoolest on tasakaal loodus- ja teiste valdkondade tööde eriauhindade vahel veidi paigast ära. „Samas on positiivse trendina sotsiaal- ja humanitaarteaduste valdkonna eriauhindade andjate hulka lisandunud uusi asutusi ja eks see seis muutub ka järgmisel aastal,“ ütles Lehis.

Loovtööd olgu praktilist laadi uurimused

Ingvari tähelend teadustaevasse ei jäänud saladuseks ka teistele õpilastele. Mitmed neist pöördusid oma loovtööde tegemisel ja vormistamisel abi ja nõu saamiseks just tema poole. Muidugi ei olnud Ingvar nõu jagamisel kitsi.

Loovtööde kohta tervikuna arvas Ingvar, et need võiksid tulevikus ollagi rohkem praktilist uurimuslikku laadi, mitte lihtsalt kuivad teoreetilised ülevaated mingist probleemist.

Ingvari uurimustöö kokkuvõtet saab lugeda „Õpilaste teadustööde riikliku konkursi kogumikust“ (vt lk 24).

Vaata ka ERRi intervjuud Ingvariga!

Minister Jürgen Ligi annab Ingvar Drikkitile üle 350-eurose õpilaste teadustööde riikliku konkursi preemia.