Rákgyógyítás terahertzes impulzusok segítségével?

A Pécsi Tudományegyetem (PTE) Természettudományi Kar Fizikai Intézetében 2002-ben kidolgozott elrendezéssel állítják elő a leg­nagyobb (1 MV/cm) térerősségű terahertzes (THz) impulzusokat. Dr. Hebling János, az intézet igazgatója elmondta, hogy a legújabb számítások szerint a közeljövőben akár 100 MV/cm csúcs térerősség előállítása is lehetségessé válhat. Ez merőben új alkalmazásokat tesz lehetővé a jövőben, közülük talán az ionok és relativisztikus elektronok manipulálása lehet a legizgalmasabb. Elképzelhető, hogy az így felgyorsított ionokkal nagy precizitással lehet majd elpusztítani a rákos szöveteket.


Mik is azok a terahertzes impulzusok, és mire használják őket?
– A terahertzes sugárzás a rádióhullámokkal, a látható fénnyel vagy éppen a röntgensugárzással megegyezően elektromágneses sugárzás. Az elektronikus úton mind ez idáig előállított legnagyobb frekvencia néhányszor 10 GHz. Negyed évszázada kezdődött el a gigahertznél még ezerszer nagyobb frekven­ciájú, THz-es impulzusok ultrarövid lézerimpulzusok segítségével történő előállítása. Az így előállított THz-es impulzus az ábrán látható módon lényegében egy ciklusból áll.
A THz-es sugárzásnak számos lehetséges felhasználási területe van, ilyen például a biztonságtechnika. A THz-es sugárzás a legtöbb csomagolóanyagon áthalad, így multispektrális THz-es képalkotással a boríték felbontása nélkül is felfedhető a levélben elrejtett biológiai fegyver vagy kábítószer.
Hogyan kapcsolódtak be önök a terahertzes kutatásokba?
– 2000-ben a stuttgarti Max Planck Intézetben a félvezetőkben létrehozott fonon-polaritonok időbeli viselkedését tanulmányoztam. Ezek lézerimpulzusokkal történő létrehozására egy speciális elrendezést vezettem be. Később, idehaza a PTE Fizikai Intézetében rájöttünk arra, hogy ez az elrendezés megfelelő nemlineáris optikai anyagot, például lítium-niobát kristályt használva alkalmas nagy energiájú THz-es impulzusok előállítására. A módszer használhatóságát 2003-ban a stuttgarti intézetben demonstráltuk. A gerjesztésre nagyobb energiájú lézerimpulzusokat használva 2007-ben a Massachusetts Institute of Technologyn (MIT) már 10 mikrojoule energiájú és Emax = 1 MV/cm térerősségű THz-es impulzusokat állítottunk elő, és felhasználtuk ezeket az első THz-es pumpa-próba mérésekben, amelyekkel félvezetőkben tudtuk nyomon követni az elektroneloszlás ultragyors változását. Ekkor figyeltek fel széles körben a módszerünkre, amelyet azóta számos amerikai, japán és európai kutatócsoport átvett.

Egyciklusú THz-es impulzus időbeli alakja és spektruma

Milyen új alkalmazási területei lehetnek ezeknek a nagy energiájú terahertzes impulzusoknak?
– Először is az olyan „régi” alkalmazási területen, mint a THz-es képalkotás a nagyobb THz-es impulzusenergia lehetővé teszi, hogy a spektrálisan bontott kép gyorsabban készüljön el, így a gyakorlatban is széleskörűen elterjedhet ez a vizsgálati módszer. A nagy energiájú THz-es impulzusok nagy Emax térerősségével orientálni lehet makromolekulákat szerkezetvizsgálat céljára.
Lát-e lehetőséget a térerősség további növelésére?
– Az utóbbi években részt tudtunk venni olyan, a PTE-n szerencsésen egyidejűleg futó projektekben, amelyek K+F, illetve innovációs tevékenységeket támogattak. Ezek keretében megmutattuk, hogy a korábban alkalmazottnál hosszabb pumpáló lézerimpulzusokat használva a THz-es impulzusok előállításának hatásfokát meg tudjuk százszorozni, és akár 10 millijoule energiájú THz-es impulzusokat tudunk majd előállítani. Ezeket lefókuszálva pedig 100 MV/cm térerősség is elérhető lesz. Ilyen nagy térerősségekkel már hatékonyan lehet töltött részecskéket manipulálni, s ezek az alkalmazások elvezethetnek a jelenleginél tízszer rövidebb, és ezért sokkal olcsóbb röntgen szabadelektron lézerek, illetve iongyorsítók megépítéséhez. Az utóbbit a hadronterápiában, azaz rákos szövetek nagy energiájú ionnyalábbal történő roncsolásában lehet felhasználni. Az extrém nagy térerősségű THz-es impulzusok ilyen típusú alkalmazására beadtunk egy szabadalmi kérelmet, másik kettőnek most folyik az előkészítése.•


 
Archívum
 2011  2012  2013  2014  2015  2016  2017  2018  2019  2020  2021  2022  2023  2024
Címkék

Innotéka