Doktoriõpe

Programm sisaldab järgnevaid erialasid:

1. füüsika (füüsika instituut)

2. keemia (keemia instituut)

3. kosmoseteadus ja -tehnoloogia (Tartu observatoorium)

Tutvu programmiga.

Programm sisaldab järgnevaid erialasid:

1. arvutitehnika (tehnoloogiainstituut)

2. jätkusuutlik energeetika (keemia instituut)

3. keskkonnatehnoloogia (ökoloogia ja maateaduse instituut)

4. materjaliteadus (füüsika instituut)

5. molekulaarne biotehnoloogia (tehnoloogiainstituut)

Tutvu programmiga.

Doktoriõppe eeskiri II.5. Atesteerimine

Atesteerimine on doktoriõppes õppija teadus- ja õppetöös edasijõudmise hindamine atesteerimiskoosolekul. Atesteerimisel hinnatakse doktoriõppe programmi ja individuaalplaani täitmist.

Atesteerimiskomisjon hindab vastavalt valdkonna atesteerimiskorrale alljärgnevaid kriteeriume:

• doktoritöö valmimisaste
• doktoritööga seotud teemal avaldatud publikatsioonid ja nendega samaväärsed patendid, patenditaotlused või rakenduslikud lahendused (eeskirja punktid 116 ja 120)
• osalemine ja esinemine doktoritööga seotud erialastel üritustel ning rahvusvaheline õppe- ja uurimistöö kogemus
• muu doktoritööga seotud teadus-, arendus- ja loometegevus
• doktoriõppe programmi õpiväljundeid täitvate ülekantavate oskuste omandamine
• õppetegevus ja enese täiendamine doktoriõppe programmi nõuete kohaselt.

Doktoriõppe eeskiri II.5.3. Atesteerimiseks vajalikud dokumendid

• Doktoriõppes õppija sisestab atesteerimiseks vajalikud dokumendid õppeinfosüsteemi vähemalt kaheksa tööpäeva enne atesteerimise kuupäeva.
• Atesteerimiskomisjonile tuleb esitada doktoriõppes õppija ja juhendaja(te) kinnitatud atesteerimisaruanne ja perioodiplaan ning valdkonna atesteerimiskorras nõutud lisamaterjalid (nt artiklite ja monograafia peatükkide käsikirjad, atesteeritaval perioodil ilmunud ja vastuvõetud artiklid, metoodika kirjeldus, ülevaade katseandmetest). Individuaalplaan tuleb esitada esimese aasta esimeseks atesteerimiseks ja edaspidi juhul, kui seda soovitakse muuta.
• Kui atesteerimisaruandega taotletakse VÕTA-t või õpingute ajal väljaspool ülikooli saadud
  õppe- ja töökogemuse arvestamist doktoriõppe programmi täitmiseks punkti 30 alusel, tuleb
  selleks enne atesteerimisaruande esitamist saada nõusolek doktoriõppe programmi eriala
  juhilt. [jõustunud 01.03.2024]

Vajalikud dokumendid leiab valdkonna doktoriõppekeskuse lehelt.

Esimese õppeaasta 1. semestri lõpus toimuval atesteerimisel on doktorandil:

1. valminud individuaalplaan, sh esialgne publitseerimisplaan, ning esmane ülevaade doktoritöö andmetest või nende kogumise viisist;
2. valminud realistlik perioodiplaan esimese õppeaasta teise semestri õpingutes edukaks edasijõudmiseks;
3. juhendajaga vestluses täpsustanud oma koostööootusi, kasutades ootuste sõnastamise töölehte. Esimesel atesteerimisel esitab atesteerimiskomisjon küsimusi vestluse tulemuste kohta.

Esimese õppeaasta lõpus toimuval atesteerimisel on doktorant:

1. alustanud doktoritöö koostamist, näiteks on tal valminud vähemalt ühe teadusartikli esmane käsikiri või monograafia materjal (vähemalt 1/5 doktoritöö planeeritud mahust) või ta on välja töötanud või valinud andmekogumismetoodiga, kogunud esmased andmed ja otsustanud nende kasutamise viisi (artikkel, kasulik mudel vms);
2. oma töö tulemusi esitlenud suuliselt vähemalt ühel korral laiemas ringis, näiteks erialasel doktoriseminaril, uurimiskollokviumil, doktoriõppe laiendatud seminaril, teaduskonverentsil, on aktiivselt osalenud oma valdkonna seminarides;
3. nooremteadurina täitnud atesteerimisperioodil individuaalplaanis kokku lepitud muid (otseselt doktoritööga mitte seotud) töölepingulisi ülesandeid;
4. „Tehnika ja tehnoloogia“ programmi "materjaliteaduse erialal" läbinud esimese aasta lõpuks õppeaine „Sissejuhatus doktoriõpingutesse loodus‐ ja täppisteadustes“;

Teise õppeaasta lõpus toimuval atesteerimisel on doktorant:

1. oma töö tulemusi esitlenud õpingute jooksul suuliselt vähemalt kahel korral laiemas ringis, näiteks erialasel doktoriseminaril, uurimiskollokviumil, laiendatud doktoriõppe seminaril, teaduskonverentsil, on aktiivselt osalenud oma valdkonna seminarides;
2. näidanud edasijõudmist doktoritöö koostamisel, näiteks on ta ajakirja esitanud ühe doktoritöö kaitsmiseks kvalifitseeruva teadusartikli ja alustanud tööd teise artikliga või on tal valminud vähemalt 1/3 monograafiast ning täpsustunud on monograafia ülesehitus.
3. näidanud edasijõudmist teadus‐, arendus‐ ja loometegevuse mooduli muu tegevuse täitmisel, näiteks on ta õpingute jooksul teadmisi edasi andnud õppetöö, üliõpilastöö juhendamise ja eriala populariseerimise kaudu;
4. näidanud edasijõudmist õppetegevuse mooduli läbimisel, näiteks on ta õpingute jooksul läbinud pool eriala‐ ja üldpädevusi arendavatest õppeainetest või saavutanud muul viisil mooduli õpiväljundid;
5. nooremteadurina täitnud atesteerimisperioodil individuaalplaanis kokku lepitud töölepingulisi ülesandeid.

Kolmanda õppeaasta lõpus toimuval atesteerimisel on doktorant:

1. oma töö tulemusi esitlenud õpingute jooksul suuliselt vähemalt kolmel korral laiemas ringis, näiteks erialasel doktoriseminaril, uurimiskollokviumil, laiendatud doktoriõppe seminaril, teaduskonverentsil, on aktiivselt osalenud oma valdkonna seminarides;
2. doktoritööga edasijõudmisel saanud valmis vähemalt kaks teemakohast doktoritöö kaitsmiseks kvalifitseeruvat teadusartiklit, millest vähemalt üks on avaldamiseks vastu võetud ja teine on ajakirja esitatud; alternatiivina on tal valminud 3/4 monograafiast ja üks teemakohane doktoritöö kaitsmiseks kvalifitseeruv teadusartikkel on ajakirja esitatud;
3. näidanud edasijõudmist teadus‐, arendus‐ ja loometegevuse mooduli muu tegevuse täitmisel, näiteks on ta õpingute jooksul teadmisi edasi andnud õppetöö, üliõpilastöö juhendamise ja eriala populariseerimise kaudu;
4. näidanud edasijõudmist õppetegevuse mooduli läbimisel, näiteks on ta õpingute jooksul läbinud valdava osa eriala‐ ja üldpädevusi arendavatest õppeainetest;
5. nooremteadurina täitnud atesteerimisperioodil individuaalplaanis kokku lepitud töölepingulisi ülesandeid.

Neljanda õppeaasta teadus‐ ja õppetööd hinnatakse positiivselt, kui eeskirja nõuetele vastav doktoritöö käsikiri on valminud ja täidetud on doktoriõppe programmi moodulite kohustuslikud tegevused.

Käesolev projekt keskendub nähtava valguse toimel aktiveeritavate fotokatalüütiliste nanostruktuursete materjalide arendamisele ja nende kasutamisele pinnakatetes, et luua antimikroobsete omadustega pinnakatted mikroobide leviku vähendamiseks tervishoiuasutustes ja avalikes ruumides. Sünteesitavate materjalide fotokatalüütiline antimikroobne toime tuleneb reaktiivsete hapnikuradikaalide (ROS) tekkest, mis oksüdeerivad ja lagundavad nii orgaanilisi saasteaineid kui ka mikroobsete rakkude komponente. Kuigi valgusaktiveeritavaid pinnakatteid on valmistatud ka varem, siis põhineb enamus neist UVA valguse poolt aktiveeritavatel materjalidel, nt titaandioksiidil (TiO₂) ja sellised pinnakatted ei ole kasutatavad siseoludes, kus domineerib nähtav valgus. Üheks peamiseks väljakutseks nähtava valguse poolt aktiveeritavate materjalide arendamisel on seni olnud piisava fotokatalüütilise efektiivsuse taseme saavutamine.

Antud doktoritöös on kavas sünteesida mitmeid teadaolevalt nähtava valguse poolt aktiveeritavaid materjale ja nende kombinatsioone, nagu WO₃, ZnIn₂S₄, ZnIn₂S₄/g‑C₃N₄ ja ZnIn₂S₄/WO₃. Selliste materjalide fotokatalüütilist aktiivsust ning mikroobidevastaseid omadusi on kavas hinnata tavapäraste siseruumides kasutatavate LED lampide valguse all. Teiseks käesoleva töö oluliseks väljakutseks on tagada katete tugev ja püsiv nakkumine erinevate pindadega. Maatriksmaterjalidena uuritakse kommertsiaalseid akrüülvärve ja etüülmetakrülaat polümeere ning üheks projekti keskseks ülesandeks on sünteesitud fotokatalüütiliste osakeste ühtlase jaotuse saavutamine kasutatavates maatriksmaterjalides.

Projekti laiem eesmärk on laialdaselt levinud UVA poolt aktiveeritavate fotokatalüütiliste materjalide ja pindade kõrval välja pakkuda nähtava valguse poolt aktiveeritavad analoogid. Materjalide sünteesi, pindade valmistamise tehnoloogia ja antimikroobsete uuringute integreerimise kaudu luuakse antud projektis tugev teaduslik ja praktiline alus tõhusate, siseruumides kasutatavate antimikroobsete pindade arendamiseks.

Vastutav juhendaja on prof Vambola Kisand ([email protected]) ja juhendajad dr Alexander Vanetsev röntgenspektroskoopia laborist, prof Angela Ivask molekulaar- ja rakubioloogia instituudist ja prof Wei Cao Oulu Ülikoolist.

Materjaliteaduse eriala.

Optilised Fabry-Perot´tüüpi (metall–dielektrik–peegel) resonaatorid on mikro- ja nanoptikas tähtsad süsteemid, mis on tänapäeval osutunud üliolulisteks tehniliseks abivahendiks aine ergastuste (eksitonid, foonodi, plasmonid) ja valguse vastasmõju uurimiseks tugevsidestatud režiimis. Sellises tugevsidestatud süsteemides tekivad uued hübriidseisundid nn. polaritonid, mis on olulised fundamentaalse aine ja valguse vastasmõju mõistmisel ja omavad ka praktilist väljundit nii uudsetes valgusallikates (nn. polaritonlaserid), sensorites, uut tüüpi fotokeemias (nn. polaritonkeemia, ing.k. polariton chemistry) ja muudes valdkondades. Üks peamisi takistusi antud valdkonna arenduses ja praktikasse viimisel on olnud seotud sellega, et selliste värvainetega dopeeritud resonaatorite valmistamine on suhteliselt aeglane protsess ja tüüpiliselt suudab üks teadlane valmistada maksimaalselt 2-10 objekti päevas, mida optimeerimisülesannete puhul on liiga vähe. Meie uurimisgrupp demonstreeris ja töötas 2025. aastal välja uue meetodi, mis võimaldab selliseid värvainega dopeeritud resonaatoreid, mida saab kasutada tugevsidestatud süsteemide uurimiseks, valmistada tuhandeid ühe päeva jooksul, kiirendades seeläbi märkimisväärselt eksperimentaalseid uuringuid.

See oluline saavutus on antud doktoriprojekti baasiks. Projekti raames arendame edasi halltoon meetodil põhinevat UV-litograafia tehnikat Fabry–Perot’ mikroresonaatorite kiireks ja paralleelseks valmistamiseks. Kavatseme katsetada, kas sellel meetodil valmistatud resonaatoritega saame uurida looduslikke fotosünteesis olulisi ja DNA origaami baseeruvate sünteetilisi kiirgureid, kromofoore ja neis toimuvaid kiirguslikke ja kiirgusetta energiaülekande protsesse. Projekti käigus planeerime demonstreerida neis fotosüsteemides toimuvate energiaülekandeprotsesside mõjutamist, kui need kiirgursüsteemid on paigutatud meie poolt valmistatud resonaatoritesse.
Töö keskendub resonaatorite valmistustäpsuse ja defektikontrolli parandamisele, fotoresisti–kiirgurite kombinatsioonide optimeerimisele ning meetodi laiendamisele seest tühjade resonaatorite valmistamiseks vedelate proovide mõõtmisteks. Resonaatorite iseloomustamiseks, nende toimivuse hindamiseks ja neis toimuvate protsesside uurrimiseks kasutame meie poolt arendatud Fourier’ tasandi spektromeetrit. Antud doktoriprojekti tulemusena on kavas avaldada vähemalt kolm teaduspublikatsiooni. Käesolev doktoriprojekt on seotud kahe 2026. aastal alanud PRG projektiga.

Vastutav juhendaja on dr Siim Pikker ([email protected]) nanostruktuuride füüsika laborist ja juhendajad dr Veikko Linko TÜ tehnoloogia instituudist ja prof Arvi Freiberg biofüüsika laborist.

Füüsika eriala.

Kvantarvutus on uudne arvutamise paradigma, mis võimaldab lahendada konventsionaalsete arvutite jaoks ületamatuid probleeme. Üheks oluliseks rakenduseks on suurte kvantsüsteemide simuleerimine. See on ülesanne, mida pole võimalik lahendada konventsionaalsete arvutite abil isegi ülivõimsate superarvutitega. Nimetatud kvantsüsteemid on olulised kvantkeemia ja materjaliteaduse jaoks, mis on aluseks farmaatsia- ja keemiatööstusele ning samuti uute materjalide arendamisele. Kui veatolerantsete kvantarvutite loomine võtab veel vähemalt dekaadi, siis lähiaja kvantarvutid, mis sisaldavad sadu kvantbitte, on saamas reaalsuseks juba nüüd. Antud projekt keskendub kvantkeemias ja tahkiseteoreetias kasutatavate kvantsüsteemide simuleerimisele, kasutades variatsioonilist kvantalgoritmide paradigmat, aga samuti kombineerides seda veatolerantsete algoritmidega. Projektis viiakse läbi simuleerimiseks vajalike algoritmide ja meetodite analüüs, testimine ja arendus, et arvutada elektronstruktuure ja energiapindu eesmärgiga teha edusamme kvantsimuleerimises lähiaja kvantarvutitel.

Vastutav juhendaja on dr Veiko Palge ([email protected]) teoreetilise füüsika laborist ja juhendaja dr Juhan Matthias Kahk röntgenspektroskoopia laborist.

Füüsika eriala.

Kas inimtekkelised aerosoolid mõjutavad Maa kliimat, toimides jäätekke tuumadena? Meie hiljutine avastus näitas, et teatud tööstuslikud aerosoolid tekitavad veepilvedest jääpilvi. See viitab, et jäätekke tuumade näol võib eksisteerida seni arvesse võtmata inimtegevuse kliimamõju komponent. Käesolev töö loob esimese üleilmse andmebaasi inimtekkelistest jääpilvede teket põhjustavatest aerosooliallikatest ning arvutab nendega seotud kliimamõju. Selleks kombineeritakse pikaajalisi satelliitmõõtmisi, aerosoolide hajumismudeli abil tuvastatud veepilvede jääpilvedeks muutumise sündmusi ja laborikatseid. Aerosoolide leviku modelleerimine võimaldab automaatselt tuvastada jääpilvede teket ligi kolmekümne tuhande tööstusallika läheduses.
Lokaalsete tööstusallikate lähedal esinevat jääpilvede teket võrreldakse jääpilvede tekkega suurlinnade ja laiaulatuslike tööstuspiirkondade ümbruses. See võimaldab analüüsida jäätekke tuumade mõju esinemist Maa kliimale olulistel ruumi- ja ajaskaaladel: mitme aastakümne jooksul ja sadade kilomeetrite ulatuses. Jäätekke tuumade globaalse kliimamõju hindamiseks võrreldakse jäätuumade mõju aerosooliosakestega, mis käituvad veepilvede tekke tuumadena. Sel moel käsitletakse üht olulisemat lahtist küsimust kliimateaduses: kas praegused kliimamudelid jätavad jäätekke tuumade näol arvestamata olulise inimtekkelise kliimamõju mehhanismi?

Vastutav juhendaja on prof Velle Toll ([email protected]) kliimauuringute keskusest.

Füüsika eriala.

2019. aastal saadud esimene vahetu kujutis supermassiivsest mustast august on olnud üks muljetavaldavamaid teadussaavutusi mitte ainult gravitatsiooni eriteadlastele, vaid ka laiemale avalikkusele, ilmudes uudisena ajalehtedes ja televisioonis. Selle kujutise taga oleva füüsika mõistmine on ülioluline, et koguda rohkem teavet meie universumi ja selle aluseks olevate teooriate kohta.

Gravitatsiooni võrrandid kirjeldavad, kuidas aine kõverdab aegruumi ning kuidas osakesed selles ruumis liiguvad. Kui need võrrandid ei suuda vaatlusi täielikult seletada, siis võime kahtluse alla seada kas oma eeldused aine või hoopis gravitatsiooniteooria kohta. Näiteks otsese tõendusmaterjali puudumine tumeaine ja tumeenergia poolt kosmilise dünaamika kirjeldamisel motiveerib uurima teooriaid, mis laiendavad Einsteini üldrelatiivsusteooriat. Need viivad erinevate võrranditeni ja seega ka erinevate musta augu lahenditeni, mis mõjutab nii auku langeva aine dünaamikat kui aine poolt kiiratud footonite trajektoore. Nõnda pakuvad mustad augud oma kujutiste kaudu omamoodi looduslikku laborit ka gravitatsiooniteooriate testimiseks. Lihtsustatud mudelite kasutamine probleemi keerukuse vähendamiseks võib aga tekitada kokkusattumusi aegruumi geomeetria ning akretsiooniketta aine põhjustatud efektide vahel, mis seab ohtu tulemuste õige tõlgendamise.

Üldrelatiivsusteooria ning seda laiendavate teooriate rangeks testimiseks praeguste ja tulevaste mustade aukude vaatluste abil on vaja sügavat arusaamist sellest, kuidas gravitatsioon mõjutab kõiki kujutisse kodeeritud füüsikalisi protsesse. Käesoleva projekti eesmärk on astuda süstemaatilisi samme, et hinnata üldrelatiivsusteooriat laiendavate teooriate mõju (1) kujutise „varju“ näol avalduvale aegruumi geomeetriale, (2) aine dünaamikale ja akretsiooniketta poolanalüütiliste mudelitele ning (3) kiirguse polarisatsiooni karakteristikute võimalikele signatuuridele vaatlusandmetes.

Vastutav juhendaja on dr Laur Järv ([email protected]) ja juhendaja dr. Mercè Guerrero Román teoreetilise füüsika laborist.

Füüsika eriala.