Meggyőződése, hogy egyre több fizikus tesz fel olyan kérdéseket, amelyekre az attoszekundumos fizika adhat választ.
Pierre Agostini, Anne L'Huillier és Krausz Ferenc 2023-ban kapott fizikai Nobel-díjat az attoszekundumos fényimpulzusok létrehozására kifejlesztett kísérleti módszerekért. Krausz Ferenc a Bécsi Műszaki Egyetemen végezte az attofizikát forradalmasító kísérleteket. Ahol jelenleg Ön is dolgozik…
Nem is akárhol! Tavaly októberben tudtam meg, hogy pont ugyanabban a helyiségben kutatok, ahol bő húsz évvel ezelőtt Krausz Ferenc kísérletezett. Természetesen más berendezéseket használok, de a helyszín ugyanaz. A fizikai Nobel-díj tavalyi nyerteseinek ismertetését követő napon Krausz professzor váratlanul megjelent az intézetünkben. Fantasztikus élmény volt. A felfedezéseit ismertem, de korábban személyesen nem találkoztunk. Meglepett, hogy milyen nyitott, közvetlen, őszinte ember, akinek a segítségére mindig számíthatnak a kollégái. Lenyűgöző, hogy megannyi adminisztratív feladata mellett is jut ideje a fizikára.
Hogyan lett fizikus?
Szülővárosom, Nápoly környéke különleges vidék. Ott található a Vezúv, Pompei és a közelben húzódik a Campi Flegrei (Flegrei-mezők) néven ismert különleges vulkáni terület. Ez a körülmény a geológia vagy a régészet felé vihetett volna, de nem így történt. Édesapám orvos, édesanyám képzőművész, ám egyikük sem erőltette, hogy az ő pályáját folytassam. Rám bízták, hogy mi leszek. A Bécsi Műszaki Egyetemen fizikus diplomát, Rómában PhD fokozatot szereztem. Szilárdtest-fizikusként az elektronok és a szilárd felületek kölcsönhatása, az ott zajló mechanizmusok megértése érdekel. Izgalmasnak találom a fémek felületi rétegeiben zajló elektrontranszportot, az elektronok kilépését e rétegekből, és a mögöttes folyamatokat. Különösen foglalkoztat az úgy nevezett „plazmonok” jelensége, ami egy olyan kollektív gerjesztés, amelyben a szilárd testekben lévő elektronok hullámszerűen oszcillálnak a sűrűsödések és ritkulások váltakozásával. Ennek a kollektív elektronjelenségnek a tulajdonságait még nem ismerjük teljes mélységében. Soktest jellegüknek köszönhetően ezek a folyamatok nehezen írhatók le, ezért akarom tanulmányozni a fejlődésüket és dinamikájukat.
Miért a grafiton vizsgálta ezt a jelenséget?
A „plazmongerjesztés” sok anyagra jellemző. Azért döntöttem mégis a grafit mellett, mert a kölcsönhatások létrejöttében, fejlődésében és bomlásában rejlő részletek feltárása mindig előnyösebb a már jól ismert rendszereken. Doktori tanulmányaim során grafitban és alumíniumban is alaposan tanulmányoztam számos elektronkölcsönhatási csatornát, valamint a másodlagos elektronemisszióval kapcsolatos releváns szempontot. A grafit meglehetősen összetett (és érdekes) sávszerkezetet mutat, emellett a kétdimenziós anyagok tipikus példája, amelyek egyre fontosabbá válnak a modern technológiai alkalmazásokban. Az alumínium a legegyszerűbb, szinte szabadelektron-fém, amely szintén jelentős plazmon spektrális választ mutat. Már minden lehetséges spektroszkópiai vizsgálathoz felhasználtam ezeket, és annak ellenére, hogy mindkét anyagot sok más kutató is alaposan tanulmányozta már, számomra ideális jelöltek a plazmongerjesztés mélyreható vizsgálatára.
Hogyan telt egy átlagos munkanap?
Általában reggel 08:30 és 09:00 között érkeztem a laboratóriumba, majd a munkatársaimmal eldöntöttük, hogy aznap milyen mérésekre fókuszálunk. A vázlatos terv azonban már előző este világos volt. Az első héten lézerre még nem volt szükségünk, így általában este hat körül végeztünk. A következő három hétben minden típusú méréshez szükségünk volt lézerekre – a kísérleti kampány nagy részében mindannyian keményen dolgoztunk. Minden nap reggeltől késő estig mértünk. A NanoESCA kísérleti állomás, a nyalábvonal és a Bécsi Műszaki Egyetem munkatársai kitartóan és összehangoltan dolgoztak a tudományos cél elérése érdekében. A munka fárasztó volt minden érintett számára, de mindannyian örültünk az eredményeknek.
Most járt először Szegeden?
2021-ben egy felhasználói workshopon már megfordultam itt. Akkor ismerkedtem meg az itteni lézeres lehetőségekkel, a NanoEsca végfelhasználói állomással és az azt működtető kollégákkal. Azóta napirenden tartottam, hogy nekem egyszer kutatnom kell Szegeden. Élnem kell az itteni lehetőségekkel, hiszen ez a hely egyértelműen a világszínvonalat jelenti a lézerfizikában. Bécsi kutatótársaim az attoszekundumos fizika vezető kutatói, ám ők elsősorban molekulák és gázok viselkedését vizsgálják. Én szilárdtest-fizikai kérdésekre keresek választ. Ezeknek a megválaszolására a szegedi infrastruktúra tökéletesen alkalmas.
Mit jelent az ELI ALPS a lézerfizika számára?
Az élvonalat. Egyre több fizikus tesz fel olyan kérdéseket, amelyekre az attoszekundumos fizika adhat választ. Az egyetemeknek azonban általában nincs forrásuk saját attoszekundumos lézerforrás építésére. Nekik az ELI ALPS jelent segítséget.
Kutatásainak milyen gyakorlati haszna lehet?
A szegedi méréssorozat célja a plazmonok gerjesztéséhez kapcsolódóan a rugalmatlanul szórt elektronok dinamikájának vizsgálata volt – a grafit vegyértéksávjának különböző, nagy szimmetriájú pontjain fellépő fotoemissziós események dinamikájának feloldására koncentráltunk. Bár az ilyen típusú vizsgálatok ezen folyamatok alapvető aspektusaira összpontosítanak, a részletek megértése jelentős hatással lehet speciális technológiák és eszközök fejlesztésére, például a plazmonika és az energiagyűjtő fotovoltaikus eszközök területén.
Érthetően és élvezetesen beszél a kutatási területéről. Tanulta a tudománykommunikációt?
Nem tanultam, de megtanultam, hogy milyen fontos elmagyarázni például a fizikai jelenségeket a fiataloknak. Meggyőződésem, hogy el kell adni a szakmánkat a nagyközönségnek. Mi fizikusok megértjük egymást, de amikor egy nem fizikus tesz fel kérdést, vakarom a fejem, hogyan magyarázzam el neki érthetően és szakmailag korrekten a tudományomat. Az elmúlt évben a Bécsi Iparművészeti Egyetem mesterszakos hallgatóinak tartottam előadást a fényről, plazmonokról és attoszekundumos lézerről. Néha lényegbevágó, máskor vicces kérdéseket is kaptam.
Lesz folytatása a szegedi munkának?
Egyértelműen igen. Az itteni kollégák egytől egyig segítőkészek és ami legalább ilyen fontos: szakmailag felkészültek. Örömmel ajánlom ezt a berendezést – és természetesen az azt működtető kollégákat – a szakmai közönség számára. Mint ahogy örömmel ajánlottam annak a három bécsi fiatal kollégámnak, akik részt vettek a kísérletsorozatban és szintén elámultak az itteni lehetőségektől. Előfordulhat, hogy néhány év múlva, akár posztdoktorként, saját projektötleteikkel térnek majd vissza Szegedre. Meggyőződésem, hogy ez a kutatóhely jelentős tudományos felfedezésekhez járulhat hozzá.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
A NanoESCA végfelhasználói állomás egy fotoemissziós elektronmikroszkóp (PEEM), ahol felületek és szilárd anyagok elektronszerkezetének vizsgálata folyik részben a NanoESCA saját fényforrásaival, részben pedig a HR1 lézer és a GHHG Condensed nyalábvonal által keltett közeli infravörös és XUV impulzusokkal. A végállomás kondenzált fázisú minták valós térbeli és impulzustérbeli leképezésére egyaránt használható. Statikus és dinamikus időbontott vizsgálatokkal a szilárd felületek elektronszerkezete tárható fel. A valós térbeli leképezéssel a felület minden pixelén fotoelektron-spektrumot ad. A rendszer egy előkészítő és egy elemző kamrából áll. A vizsgálandó felületek előkészítése sokrétű feladat: a minta külső néhány nanométeres rétegének meghatározott kémiai állapotúnak és kristályszerkezetűnek kell lennie.
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Fotók: Balázs Gábor
Szerző: Ötvös Zoltán