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])