A családi hagyományokat követi, vagy egyéni út a természettudományos érdeklődés?
A csongrádi Batsányi János Gimnáziumban érettségiző édesapám erős természettudományos alapokkal indult el a pályáján. Ezt az érdeklődését felnőttként is megtartotta, a családunk mindennapjait áthatotta ez a szemlélet. Általános iskolásként a földrajz és a biológia érdekelt, a Batsányi János Gimnáziumban fordultam a kémia felé. A Szegedi Tudományegyetem vegyész szakára jelentkeztem, és utólag azt mondom, ennél jobb helyre nem is kerülhettem volna. Az egyik egyetemi előadása után Prof. Visy Csaba felajánlotta, ha kedvem van, nála készíthetem a szakdolgozatom és becsatlakozhatok a kutatócsoportjában folyó munkába. Örömmel elfogadtam a felkérést. A professzor egyébként nagyon jó szemmel választott fiatalokat elektrokémiai kutatócsoportjába: Janáky Csaba, Endrődi Balázs, Tóth Péter Sándor, Kormányos Attila és én a mai napig az egyetemen (is) dolgozunk. Engem az fogott meg, hogy sokak szerint a kémián belül az elektrokémia az egyik legnagyobb kihívást tartogató tudományterület. Kíváncsi voltam, hogy nekem mit ad ez a terület – ennek pedig életre szóló elköteleződés lett az eredménye.
Miért tartogat ennyi kihívást ez a tudományterület?
Az elektrokémiában összetett folyamatokról van szó, ezek megértése pedig időigényes. Ugyanakkor hihetetlenül hasznos és izgalmas terület, hiszen számos, mindennapjainkban elterjed eszköz - például a különböző akkumulátorok, elektrolizálók, fotoelektródok - működése elektrokémiai folyamatokon alapul. Napelemek kapcsán is fontos megértenünk az elektrokémiai folyamatokat, azonban ott a számunkra elkerülendő (korróziós) átalakulásokat írják le. A tudományterület pont ezért az alkalmazásorientáltsága miatt vált szimpatikussá számomra.
Az Akadémiai Ifjúsági Díjat a fém-halogenid perovszkitokkal kapcsolatos eredményeiért kapta. Miért érdekesek ezek az anyagok?
A kutatók már az 1940–50-es években felfedezték a perovszkit kristályrácsú anyagokat, de az optikailag aktív változataik csak a 2010-2011 évek tájékán kerültek a figyelem középpontjába. Fontos kiemelni, hogy ezen variánsaik, amelyekkel én is foglalkozok, csupán a laboratóriumban előállíthatóak a természetben nem fordulnak elő. Azért kerültek a fém-halogenid típusú perovszkitok az érdeklődés középpontjába, mert hihetetlenül hatékonyan hasznosítják a fényt. Erre a következő példát szoktam mondani: a szilícium-napelemekben eddig használt anyagokhoz képest perovszkitból ezerszer vékonyabb réteg nyeli el ugyanazt a mennyiségű fényt. Ezt a különleges tulajdonságokkal rendelkező anyagcsaládot az elmúlt években világszerte kutatócsoportok százai vizsgálták. A fejlesztéseknek köszönhetően perovszkitból napjainkban 22-23 százalékos hatékonyságú napelem készíthető. Ez azért nagy eredmény, mert a napfény árammá alakításának elméleti határa 33 százalék a napelemekben. A témavezetőm, Janáky Csaba az Egyesült Államokból hazatérve különböző újgenerációs félvezető anyagok fotoelektrokémiai vizsgálata köré szervezte kutatócsoportját. Az ő javaslatára írtam a PhD-disszertációmat a fém-halogenid perovszkitokból.
Rögtön jöttek az eredmények?
Nem egészen. A munkám közel két évig nem hozott áttörést. A fordulatot az amerikai kutatásaim jelentették – ott tanultam meg, hogyan kell napelemeket készíteni perovszkitokból. Az akkori időszak egyik fontos hozománya, hogy megismerkedtem a fény hatására lejátszódó fotofizikai folyamatok vizsgálatára alkalmas tranziens abszorpciós mérési technikával. Ezt a tudást hoztam az ELI ALPS-ba.
Az Akadémiai Ifjúsági Díjat a Fém-halogenid perovszkitok töltéshordozó dinamikájának vizsgálata és szcintillátor detektorok fejlesztése című pályázatával érdemelte ki. A Szegedi Tudományegyetem és az ELI ALPS munkatársaként vehette át az elismerést. Milyen szerepet játszott a pályázati anyagban leírt eredményekben az ELI ALPS?
A fém-halogenid perovszkitok töltéshordozó dinamikájának vizsgálata alapvetően a lézerközponthoz kötődik. Az ultragyors méréseket – nano-, piko- és femtoszekundumos időléptékre kell gondolni – itt végeztük el. Az egyetemen a kísérletek során vizsgált anyagi rendszereket állítottuk elő. Az egyetemi és a lézerközpontos munkásságom egymást erősíti, hiszen az egyik nem működne, pontosabban nem működne jól a másik nélkül.
Az ifjúsági Polány Mihály-díj átadása az MTA-n. (Fotó: Szigeti Tamás/MTA)
Az ifjúsági Polányi Mihály-díjat újgenerációs félvezető anyagok előállítása, azok fotokémiai és fotofizikai sajátságainak felderítése, valamint a belőlük készített optoelektronikai eszközök működési paramétereinek vizsgálata területén végzett úttörő munkáért kapta. Itt is kimutatható a lézerközpont szerepe?
Természetesen. Számomra mindig is cél volt, hogy az elektrokémiai és a lézeres kutatásaim ötvözése révén tudjak egy új tudományterületen kutatni. Ezen eredményeket pedig mindennapi életünkben előforduló anyagok jobb megismeréséhez felhasználni. A lézerközpontban így kombináljuk a lézeres és elektrokémiai technikákat, melyek segítségével vizsgáljuk a külső elektromos tér hatását az anyagok töltéshordozó dinamikájára.
Miként segíti egy vegyész a lézerközpontban dolgozó fizikusok munkáját?
A fizikus kollégáim is anyagi rendszerekkel dolgoznak, de az ő érdeklődésük középpontjában inkább az új fizikai folyamatok megértése, vizsgálata áll, nem pedig az ehhez használt rendszerek. Emiatt egy vegyész részletesebb anyagismerete sokat lendíthet az ő munkájukon is. Alternatív előállítási módszerek kidolgozásával hozzájárulhatunk a kísérletek sikerességéhez. A fizikus kollégáim megmondják, hogy mit szeretnének, mi pedig megpróbáljuk megvalósítani az elképzeléseiket. Ahhoz, hogy hatékonyan segítsük a lézerközpontba érkező felhasználói kísérleteket, több különböző tudományterületen kell helytállni. Előfordult már például, hogy improvizálni kellett és mi állítottuk elő a kísérleti mintát, mert a felhasználó által küldött anyag nem bírta ki a szállítást.
Milyen célokat lát maga előtt a lézerközpontban?
Két fiatal kollégámmal arra törekszünk, hogy a tranziens abszorpciós elrendezésünkkel minél több felhasználói kísérletben vegyünk részt. Egyebek mellett igazolni szeretnénk, hogy a fotofizikai jelenségek mélyebb megértésére a TAS valóban hasznos eszköz. Ezt a műszert az igényeknek megfelelően finomhangolhatjuk - a berendezést ugyanis mi építettük, így ismerjük a működését -, ezzel izgalmas kutatási irányokat támogathatunk.
Mit üzennek ezek az elismeréseK?
Nagyon örültem, hiszen az Akadémiai Ifjúsági Díj klasszikusan olyan kitüntetés, amire pályamunkával lehetett jelentkezni. Olyan témát választottam, ami szerintem pályafutásom eddigi legfontosabb eredménye. A díj azt üzeni, hogy amit én kiemelkedőnek tartottam, azzal a díjat odaítélő szakma zsűri is egyetértett. Azaz, a számomra fontos tudományterületet mások is elismerik. Ezzel szemben a Polányi-díjat egy MTA munkabizottságának felterjesztése révén érdemelheti ki egy kutató. Ennek is rendkívül pozitív üzenete van számomra, hiszen eszerint egy kutatói közösség támogatását is magam mögött tudhatom.
Fotók: Balázs Gábor