SZTE KKK – párhuzamos interjúk I.: Osvay Károly

A Szegedi Tudományegyetemen folyó alapkutatások interdiszciplináris jellegének erősítésére törekedve közös kutatócsoportokat hoztak létre a karok és az intézetek az SZTE Kutatóegyetemi Kiválósági Központ (KKK) keretében, ahol öt nagy alprogramba szerveződve folyt a tudományos munka. A 2010. július 1-jétől 2012. november 30-áig tartó (95 százalékos uniós támogatási intenzitású, több mint 3 milliárd forint összköltségvetésű) KKK-projekt a „Harmadik Generációs Egyetem” koncepció mentén növelte az SZTE hazai és nemzetközi kutatás-fejlesztési, oktatási-tudományos és üzleti versenyképességét. Az 1. számú (Szuperlézer) alprogramot Osvay Károly, az SZTE TTIK Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék tanszékvezető egyetemi docense irányította.

Melyek voltak az ön által koordinált alprogram előzményei, milyen korábbi tudományos, szakmai együttműködések léteztek az abban érintett szakemberek között?

Az alprogram létrejöttét a szegedi „szuperlézer”, azaz az ELI-ALPS nemzetközi kutatóközpont 2015 végén esedékes átadása és az ott kezdődő tudományos munka inspirálta. Azt a célt tűztük ki, hogy a Szegedi Tudományegyetem különböző karain és egységein belül már eddig is nemzetközi együttműködésekben végzett kutatások irányát az ELI-ALPS-ban tervezett kutatásokhoz igazítsuk. Sőt, ezentúl, ahol lehet, olyan kutatásokat kívántunk elvégezni, amelyek akár hozzájárulhatnak az ELI-ALPS tudományos berendezéseinek megvalósításához is.

Az alprogramon belüli témák és tudományos szakemberek közt a KKK-pályázati munka megkezdése előtt is komoly, bár többnyire projektvezérelt tudományos együttműködés folyt. Tipikusan egy-egy mérésre, illetve egy-egy kutatási pályázat végrehajtására jöttek létre ezek a kapcsolatok. Elsősorban a TTIK Fizikus Tanszékcsoport tanszékeire lehet utalni ebben a vonatkozásban, kibővítve a Fizikai Kémia Tanszékkel, valamint az ÁOK Radiológiai, illetve Bőrgyógyászati és Allergológiai Klinikájával.

Körülbelül hány fő vett részt az alprogram munkájában?

Hozzávetőlegesen 82 fő vállalt szerepet az 1. számú alprogram munkájában.

Melyek voltak a legfontosabb kutatási irányok, területek az alprojektben, illetve melyek voltak a legkiemelkedőbb tudományos eredmények?

Öt fő területre koncentráltunk a tudományos munka során, ezeken belül számos területen folytak kutatások. Elsőként az ELI lézerhez kapcsolódó diagnosztikai módszerek kutatását kell megemlítenem. Itt (1.1) ultranagy intenzitású lézerimpulzusok spektrális fázisának, szögdiszperziójának és kontrasztjának mérését végeztük. Ultrarövid impulzusok hordozó-burkoló fázisának (CEP) mérésére szolgáló csak lineráis optikai elemeken alapuló módszer továbbfejlesztésével kísérletileg is bizonyítottuk, hogy az eljárással – a jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható eszközökkel ellentétben – tetszőleges impulzusok mérhetők. Megmutattuk, hogy ezen, az eddiginél jóval egyszerűbb módszerrel is hatékonyan lehet femtoszekundumos lézerimpulzusok CEP-jét stabilizálni. Emellett (1.2) optikai elemek megelőző monitoring rendszerének kialakítására törekedtünk: különböző módszerekkel mértük az optikai roncsolási küszöböt.

Második célterületünk a lézerimpulzusok alkalmazása volt. Lágy-röntgen fényimpulzusok időbeli és spektrális fázisának mérése jelentette az első irányt ezen belül. A THz tér jelenlétében történő magasrendű harmonikusok keltését vizsgáltuk modellszámítás segítségével. Először a lézer terével kombinált térben elhelyezkedő egyetlen nemesgázatom optikai ionizációja, majd az elektron reabszorpciója révén létrejött sugárzást vizsgáltuk, majd számításainkat kiterjesztettük a makroszkopikus hatás (kiterjedt közegben fázisillesztés) figyelembe vételére is. Ezenkívül időben és térben bontott ultragyors spektroszkópia anyagtudományi és biológiai vizsgálatokra fókuszáltunk. Diffraktív optikában és bioszenzorikában alkalmazható, mikrométeres, szubmikrométeres felületi struktúrák készítésre alkalmas eljárásokat kutattunk fel, fejlesztettünk ki, ezekkel kapcsolatos vizsgálatokat terveztünk meg. Végezetül elméleti és kísérleti vizsgálatok alá vetettük a lézerek anyagtudományi alkalmazását.

A harmadik nagy területet az atomi rendszerek erős lézertérben történő kvantumos viselkedése jelentette. Itt félklasszikus és relativisztikus modelleket alkalmaztunk elektronemisszióra. Analitikus módszert dolgoztunk ki véges szélességű, de elhanyagolható vastagságú zárt félvezető gyűrűkben mozgó elektronok spinfüggő dinamikájának meghatározására konstans és oszcilláló külső elektromágneses mező által vezérelt erősségű spin-pálya kölcsönhatás esetére. Emellett elektronemisszióra vonatkozó kvantummechanikai módszereket dolgoztunk ki. A kvantumos összefonódottságot is vizsgáltuk erős lézertérben történő ionizáció során. Szintén kutattuk a rövid hatótávolságú ütközési kölcsönhatás nyomán létrejövő kvantummechanikai összefonódás létrejöttét és időbeli fejlődését.

A negyedik kiemelt vizsgálati célunk a nagy intenzitású, rövid impulzusú KrF lézererősítők fejlesztése volt. Kisüléssel gerjesztett erősítők kutatására-fejlesztésére törekedtünk. Méréseink azt igazolták, hogy az elektromos térerősséggel párhuzamos irányban az eloszlás homogén és stabil, az arra merőleges irányban keskeny, erős és lövésről lövésre változó maximumot mutat. Ez utóbbi eloszlás térbeli paraméterei és stabilitása kritikus függvénye a preionizációnak és az elektródák profiljának. A KrF erősítő lánc kontrasztjának növelése során megállapítottuk, hogy a nagy intenzitású lézerrendszerek fontos értékmérője a nyaláb időbeli és térbeli minősége. Ennek javítása érdekében kifejlesztettünk egy új eljárást, az úgynevezett nemlineáris plazmaszűrőt.

Végezetül az ötödik fontos vizsgálati körbe a lézerek és másodlagos sugárforrások orvosi alkalmazásait és a hadronterápiát vontuk be. Sejtkultúrák besugárzását és a besugárzás okozta elváltozások vizsgálatát végeztük el. Szakembereink kutatták a patkányok kis volumenű agybesugárzás hatására bekövetkező viselkedését, tanulásváltozását, valamint MRI- és szövettani morfológiai változásokat. Speciális immobilizáló eszközöket is fejlesztettünk hadronterápiához.

Milyen alapkutatási területeken sikerült előrelépniük az ipari megvalósítás, a mindennapi hasznosítás irányába, illetve melyek kecsegtetnek ilyen reményekkel?

Az 1.1 kutatási program keretén belül egy szabadalmat nyújtottunk be. Várható, hogy az 1.2 program keretén belül megkezdett munkánk szintén ipari hasznosítást eredményez majd.

Milyen elképzelések, lehetőségek vannak a megkezdett kutatások, munkák folytatására?

További pályázatokat akarunk beadni a következő időszakban. Jelenleg három pályázatunk nyert, melyek a téma folytatásának tekinthetőek: ezek a TÁMOP 422A, az OTKA PhD és az FP7.

Volt-e esetleg bármiféle szakmai kapcsolatuk, együttműködésük más alprogramokkal, s ha igen, miben állt ez?

Az SZTE KKK TÁMOP-pályázat más alprogramjával nem alakítottunk ki kutatási együttműködésünkt.

SZTEinfo