2015. december: jegyzet, portré, tudomány, atomenergia, agykutatás, lézer, disszemináció, innováció, egyetem, paragrafus, hulladékgazdálkodás, zöldkörnyezet, vízgazdálkodás, kiállítás/konferencia, it

ELI-ALPS: Gyorsfényképezés attoszekundumos fényfelvillanásokkal

A fény 1 attoszekundum alatt néhány atomnyi távolságot tesz meg. Az ELI-ALPS lézerekkel különböző folyamatokat gyorsfényképezésszerűen, időbontott módon láthatóvá lehet tenni, így több új alapkutatási feladatot sikerülhet megvalósítani. Dr. Dombi Péterrel, az ELI-ALPS osztályvezetőjével, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatójával beszélgettünk.


Hogyan épül fel az ELI-ALPS Tudományos Alkalmazások Osztálya?

– Az osztály jelenleg három kutatócsoportból áll. Az Orvosbiológiai Alkalmazások Csoportból, melynek vezetője dr. Hideghéty Katalin, az Ultragyors 4D Képalkotási Csoportból, melyet dr. Óvári László irányít, és a koordinálásom mellett működő Ultragyors Nanotudományi Csoportból.

Mi a célja az orvosbiológiai alkalmazásoknak? Hol tart a kutatás?

– A radiobiológiai kutatások területén fontos megemlíteni, hogy az ELI-ALPS petawattos lézerével lehet majd részecskéket is gyorsítani. Az így keltett proton- vagy ionnyalábok lehetővé teszik akár a rákterápiát is. A jelenleg már alkalmazott hadronterápia több rákfajta gyógyításában használható, de mivel hagyományos részecskegyorsítók szükségesek hozzá, jelenleg a világon évente csupán néhány tízezer beteget tudnak így kezelni.

Az ELI-ALPS lézerei a jövőben jóval kompaktabb berendezést tudnak majd ehhez biztosítani. Elképzelhető, hogy ez a világszerte még kevesek számára elérhető terápia a jövőben szélesebb körökben elérhető lesz.

Milyen lehetőségeket nyújt az ELI-ALPS a négydimenziós képalkotás területén? Mit jelent, és milyen időben készülnek a négydimenziós képek a lézerfény segítségével?

– A módszer nagy felbontású képek készítését tűzi ki három térbeli és egy időbeli dimenzióban, vagyis anyagszerkezeti átalakulásokat szeretnénk nagy időfelbontással vizsgálni. Röntgendiffrakcióval atomi szinten fel lehet térképezni sokfajta közeget. Az ELI-ALPS szekunder forrásaival molekulákban vagy szilárdtestekben az átalakulások fázisai is láthatók lesznek. Ezt úgy lehet elképzelni, mint egy gyorsfényképezési eljárást, az attoszekundumos (10–18 sec) ideig tartó XUV vagy röntgenimpulzus először egy átalakulást indít el, majd egy ehhez képest attoszekundumosan késleltetett második felvillanás időben is „letapogatja” ezeket az ultragyors folyamatokat.

Melyik ELI-ALPS lézernek vannak ilyen tulajdonságai? Milyen elképzelhető eredményeket hozhatnak ezek a kutatások a gyakorlatban?

– Ez az ELI-ALPS úgynevezett egyciklusú (SYLOS) lézere, amely nem a hagyományos lézererősítés elvén, hanem az úgynevezett optikai parametrikus erősítésen alapul. Ezzel akár újfajta, napelemekhez használt anyagokon belüli ultragyors töltésvándorlás egyes fázisai figyelhetők meg.

A világon jelenleg folynak már ilyen kísérletek?

– Szabadelektron-lézerekkel vannak ilyen kísérletek. Nálunk az ELI-ALPS-ban kisebb infrastruktúrával, de nagyobb időfelbontásban lehet majd ezeket a folyamatokat követni, ami sok kutatónak vonzó lesz még akkor is, ha a szabadelektron-lézerek fotonszámát az ELI nem fogja elérni.

Mivel foglalkozik az Ultragyors Nanotudományi Csoport?

– A most alakuló kutatócsoportunk nanoszerkezetekben vizsgál majd attoszekundumos folyamatokat. Számunkra most leginkább azok a nanorendszerek érdekesek, ahol a fény úgynevezett felületi plazmonok formájában terjed. Az ELI-ALPS berendezéseivel azt tudjuk kutatni, hogy miként lehet optikai jeleket az eddigieknél sokkal gyorsabban feldolgozni nanoméretben.

Ha megismerjük a nanorendszerek ultragyors viselkedését, közelebb kerülhetünk ahhoz, hogyan tudjuk a nagyon gyors attoszekundumos folyamatokat szabályozni is. Ha ezek a puzzle elemek a következő öt-tíz évben sorban összeállnak, mindez akár alapot adhat optikai elven működő számítógépek kifejlesztésére is.•


Ultrarövid, 3,8 fs-os lézerfény-felvillanások (lézerimpulzusok) előállítása (Fotó: Dr. Dombi Péter)

Ultragyors fotoelektronok kibocsátása fém nanorészecskékről (Forrás: Dombi et al., Nano Lett. 13, 674 [2013])

 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018

Innotéka