Választható kutatási témák az Atomkiban 2011-ben nyíló fiatal kutatói állásokhoz

Átírás

1 Választható kutatási témák az Atomkiban 2011-ben nyíló fiatal kutatói állásokhoz 1. Nyalábirányú elektronemisszió vizsgálata atomi ütközésekben Érdeklődni: Sarkadi László Az ATOMKI Atomi Ütközések Osztályán évtizedek óta folynak kutatások a nagyenergiájú ionatom ütközésekben fellépő elektronemisszió tulajdonságainak megismerésére. Az elektronemisszió egy speciális esete, amikor az elektron a bombázó részecske irányában, annak sebességével megegyező sebességgel lép ki az ütközésből. Az elmúlt néhány évben ezen folyamat hatékony vizsgálatára egy újszerű, a repülési idő mérésén alapuló elektronspektrométert fejlesztettünk ki. Jelenleg folyik a spektrométer egy jóval nagyobb energiafeloldású változatának a megépítése. A fiatal kutató ebbe a fejlesztési munkába kapcsolódna be, illetve részt venne az új spektrométerrel tervezett kísérletekben. Bár a téma alapkutatás jellegű, az elektronspektroszkóiai módszerek fejlesztése területén elért eredmények számos alkalmazott kutatási területen és gyakorlati alkalmazásban felhasználásra kerülhetnek. 2. Elektron- és pozitron-spektroszkópiai kutatások Érdeklődni: Kövér Ákos <a.kover@atomki.hu> A fiatal kutató feladata a hamarosan hazatelepülő ESA-22 elektronspektrométeren történő elektronspektroszkópiai kutatások végzése, valamint - ha a tervezett nagyáramú ciklotron megépül - a ciklotron nyalábjára egy monoenergetikus pozitronágyú - építésében való részvétel, és a pozitron - atom ütközések kísérleti vizsgálata. A tervezett kutatások egyike a fotoionizációs folyamat vizsgálata szabad atomokon és molekulákon: az atomfizikai folyamatok (ionizáció, gerjesztés, illetve az ezt követő átrendeződés) megértése, az ezeket jellemző paraméterek és szimmetriatulajdonságaik tanulmányozása atomok, molekulák és szilárd minták esetében. Ezek mind az alap, mind az alkalmazott kutatások szempontjából fontosak. A mérések az ESA-22 spektrométerre alapozva a hamburgi szinkrotron nyalábján történnek. Pozitron atom - /molekula ütközések vizsgálata terén jelenleg a mérések a londoni University College kutatóival együttműködésben Londonban folynak. Amennyiben megépül Debrecenben az új nagyáramú ciklotron, itthon is lehetőségünk lesz ilyen típusú kutatások végzésére, amelynek keretében a folytonos (ECC) és kötött (Ps) energiájú állapotba történő befogási folyamatot tervezzük vizsgálni atom és molekula céltárgyak esetében. A későbbiekben szeretnénk kiterjeszteni méréseinket a bonyolultabb szerves molekulák ionizációjának és fregmentációjának a vizsgálatára is. Mind a most folyó, mind a tervezett vizsgálatok egyedülállóak abban, hogy pozitronbombázás esetén többszörösen differenciális hatáskeresztmetszeteket határozunk meg.

2 3. Amúltbeli klíma vizsgálata cseppkövek folyadékzárványiban oldott nemesgázok alapján Érdeklődni: Palcsu László Vízben oldott nemesgázok koncentrációiból következtetni lehet az oldódás során uralkodó hőmérsékleti viszonyokról. Felszín alatti vizek esetén jól használható a módszer az utóbbi néhány tízezer év klímájának vizsgálatában. A legfrissebb kutatások és módszerfejlesztések szerint cseppkövek folyadékzárványaiban lévő nemesgázok elemzésével múltbeli barlanghőmérsékeltek deríthetők fel. Noha a módszer még nincs teljesen egyik kutatócsoportban sem kidolgozva, ígéretes eredmények születtek már, többek között laboratóriumunkban is. Megmutattuk, hogy 1 mikroliter vízben oldott nemesgázok mennyiségét kellő pontossággal meg tudjuk határozni. Az eddig vizsgálatok szerint azt is kimutattuk, hogy a helyes minta-előkészítés és -kezelés alapvető fontosságú. A fiatal kutatónak egyrészt a módszertani dolgokkal kell foglalkozni. Ki kell dolgoznia egy olyan mintafeltárási eljárást, ahol egy héliumatmoszférát biztosító kesztyűdobozban kezeljük a karbonátmintákat. Pontosítania kell a tömegspektrométeres méréseket is. Továbbá a mérési eredményekből következtetett hőmérsékleti információból tanulmányozni kell a múltbeli korok uralkodó hőmérsékleteit. 4. Nehézion-plazmák és nyalábok előállítása, vizsgálata, alkalmazása Érdeklődni: Biri Sándor <biri@atomki.hu> Az Atomki Részecskegyorsító Centrumának elektron-ciklotronrezonanciás (ECR) ionforrása ( egy Magyarországon egyedülálló nagyberendezés, mellyel változatos összetétel és ionizáltsági fokú plazmák és ionnyalábok állíthatók el. Az ionforrás mellett számos atom- és plazmafizikai vizsgálat folyik, pl. plazmadiagnosztika, röntgenspektroszkópia, ion - felület és ion - vékonyréteg kölcsönhatások. Egyik legújabb és legígéretesebb kutatásunk keretében különböző, alap és módosított fullerén (C60) plazmákat és nyalábokat vizsgálunk, fullerénekre alapozott új anyagok (pl. fullerénbe zárt idegen atomok) előállításán dolgozunk. Orvosi műtéteknél alkalmazott fém implantátumokat vonunk be vékony C60-réteggel, és azt vizsgáljuk, segíti-e ez a speciális közbenső szénréteg az élő és élettelen anyag szintézisét. A potenciális pályázónak meg kell tanulnia a teljes ECR-berendezés önálló üzemeltetését, és részt kell vennie az ECR Laboratóriumban zajló kutatások megtervezésében, végrehajtásában, az eredmények analizálásában és publikálásában. 5. Új típusú elektronspektrométer fejlesztése és felületkutatási alkalmazása (kísérleti munka) Érdeklődni: Tőkési Károly <tokesi@namafia.atomki.hu> A fiatal kutató az ATOMKI Elektronspektroszkópiai Osztályán dolgozna. Alkalmazása esetén egy új típusú elektronspektrométer - mely alkalmas lesz sík és hengeres szimmetriával rendelkező felületek vizsgálatára súrlódó beesés és megfigyelési szög mellett - fejlesztési, építési és bemérési munkáiban venne részt. Továbbá aktívan részt venne az osztályon folyó kísérleti munkákban: a) szilárd mintáról visszaszórt elektronok energiaveszteségi spektrumainak mérése, b) többrétegű

3 minták vizsgálata, c) szigetelő, makroszkópikus méretű kapillárisok és könnyű részecskékre (elektronokra) kifejtett terelőképességének vizsgálata. Mérni fogjuk az üvegkapillárison áthaladó elektronok szögeloszlását és az elektronterelés időfüggését. Terveinkben szerepel az emisszió során keletkező másodlagos elektronok vizsgálata is, amelyek akkor képződnek, amikor a kapillárisba belőtt elektronok beleütköznek a cső belső falába. 6. Töltött részecskék és fotonok kölcsönhatása atomokkal, molekulákkal és szilárdtestekkel (elmélet) Érdeklődni: Tőkési Károly <tokesi@namafia.atomki.hu> A fiatal kutató az ATOMKI Elektronspektroszkópiai Osztályán dolgozna. Alkalmazása esetén egyrészt az osztályon végzett kísérleti eredmények (elektron veszteségi elektron spektroszkópia, röntgen foto-elektronspektroszkópia) kiértékelésébe, azok elméleti tanulmányozásába kapcsolódna be, részben az elmúlt húsz esztendő alatt kifejlesztésre kerülő programok, részben az új fejlesztésű programok segítségével. Munkájához szorosan kapcsolódna alapvető ütközési folyamatok kiterjedt vizsgálata. A kutatásaiban elsődleges gerjesztőforrásként töltött részecskék használatát tervezzük, mint például elektronokat vagy egyszeresen és sokszorosan töltött ionokat. De, mint az intézet egyik lehetséges új kutatási iránya, elméleti vizsgálatai kiterjeszthetőek lesznek fotonokkal gerjesztett folyamat vizsgálatára is. A céltárgy paletta is széles lesz, az egyszerű egyelektronos rendszerektől a sokelektronos atomok és molekulákon át a szilárdtestekig. Az ütközési folyamatok leírásra mind klasszikus mind pedig kvantummechanikai elvek alapjára épülő módszereket fogunk használni. 7. Mintavételi és mérési módszerek fejlesztése AMS alapú környezetanalitikai C-14 mérésekhez Érdeklődni: Molnár Mihály <mmol@namafia.atomki.hu> Az ATOMKI-ba 2011-ben települő környezeti C-14 mérésre specializált gyorsítós tömeg spektrométer (EnvionMICADAS) nyújtotta új lehetőségek kiaknázását biztosítaná a fiatal kutatói hely. Az eddigi nagy hagyományokkal rendelkező, mára már világviszonylatban is kuriózumnak számító gáztöltésű proporcionális számlálásos technikát felváltó korszerű módszer a mellett, hogy nagyban gyorsítja a mérést és ezredrészére csökkenti a szükséges mintamennyiséget egyben új távlatokat és ugyanakkor új kihívásokat is jelent a környezeti C-14 mérések széles skálájának. Talajok komponens specifikus C-14 elemzésével a talajfejlődés eddig aligha vizsgálható aspektusait tanulmányozhatjuk majd. A cseppkövekbe egyedi rétegeibe zárt szénizotóp arányok ( 13 C/ 12 C és 14 C/ 12 C) nagyfelbontású mérése jelentős információkat adhat a múltbeli klíma alakulásáról egy-egy régióban. Az ivóvizeink és természetes vizeink sérülékenységének vizsgálataihoz a talaj- és rétegvizek radiokarbon korának mintavételi és mérési módszere merőben új irányt vehet. Az eddig 50 literes mennyiséget igénylő mintavétel akár 50 köbcentiméteres mintagyűjtéssé is egyszerűsödhet. Egyedi faévgyűrűkbe zárt C-14 információk segítségével is tanulmányozhatjuk egy-egy terülten az emberi C-14 szennyezés (nukleáris ipar) vagy a fosszilis szennyezés (kőolaj, földgáz) hatásának megjelenését a légkörben és az élővilágban. Ez ugyanakkor számos problémát vet fel a mintavétel tisztaságát és a mintakezelés érzékenységét illetően. Az

4 eddig használatos mintavételi, előkészítési és mérési módszerek teljes átdolgozása, fejlesztése megkerülhetetlen feladat a hatékony AMS alapú környezetfizikai C-14 mérésekhez, amiben nagy szerep jutna a fiatal kutatónak. 8. Az asztrofizikai p-folyamat kísérleti vizsgálata Érdeklődni: Gyürky György <gyurky@namafia.atomki.hu> A természetben található nehéz, protongazdag izotópok szintéziséért az úgynevezett asztrofizikai p- folyamat a felelős. A nagytömegű csillagokban, főként szupernóva robbanás során lejátszódó folyamat részleteiben még kevéssé ismert, az elmélet nem tudja kellő pontossággal visszaadni a természetben tapasztalt izotópgyakoriságokat. A probléma egyik oka a modellekben használt magfizikai bemenő paraméterek nem megfelelő volta lehet. A p-folyamat reakcióhálózatokban nagyszámú reakció hatáskeresztmetszetének ismerete szükséges, ám csak igen kevés kísérleti adat áll rendelkezésre. Az Európai Unió által támogatott kutatási témában főként proton és alfa-befogási reakciók, valamint alfa-rugalmas szórási reakciók hatáskeresztmetszetének mérése a feladat, hozzájárulva a p-folyamat modellek pontosabbá tételéhez. 9. Nukleáris asztrofizikai mérések az EUROGENESIS hálózatban Érdeklődni: Fülöp Zsolt <fulop@namafia.atomki.hu> Az ESF (European Science Foundation) által támogatott EUROGENESIS hálózat célja az asztrofizika és az atommagfizika közötti határterület vizsgálata. A fiatal kutató feladata az Atomkiba telepített új vákuumpárologtató berendezés, gamma-detektor (LEPS), valamint a felújított szórókamra köré kiépült tudományos programba való csatlakozás az asztrofizika szempontjából jelentős magreakciók kísérleti vizsgálatával. 10. Protonnyalábos mikromegmunkálás / Nagy oldalarányú mikostruktúrák létrehozása protonnyalábbal Érdeklődni: Rajta István <rajta@namafia.atomki.hu> A pásztázó nukleáris mikroszonda egyik legdinamikusabban fejlődő alkalmazási területe a protonnyalábos mikromegmunkálás. A módszer direkt írásos jellegéből adódóan lehetőség van szinte tetszőleges alakzat gyors besugárzására, pl. prototípusok, illetve litográfiai maszkok készítésére. A jelenleg kutatások folynak a mikrofluidikai eszközök (mikroszelepek, mikroturbinák) és kémiai mikroreaktorok létrehozása, illetve mikro-optikai eszközök kialakítása területén, de újszerű sejtbiológiai-orvosdiagnosztikai kísérletek is folyamatban vannak. A megmunkált anyagok igen sokfélék lehetnek, pl. szilícium, a legkülönbözőbb polimerek vagy üvegek. A pályázó feladata az alapkutatási jellegű kutatásokba való bekapcsolódás, illetve egyes részterületek művelése egyre nagyobb önállósággal.

5 11. Korszerű ionnyaláb-analitikai módszerek alkalmazása archaeometria és környezetkutatás területén Érdeklődni: Uzonyi Imre Az ionnyaláb-analitikai módszerek (protongerjesztéses röntgen- ill. gamma-emisszió (PIXE, PIGE), Rutherford-visszaszórásos (RBS) spektrometria, elasztikus előreszórás (ERDA), pásztázó transzmissziós mikrotomográfia (STIM) stb. napjaink korszerű, roncsolásmentes elemanalitikai eljárásai közé tartoznak. Pásztázó nukleáris mikroszondával fókuszált ionnyalábokra alapozva lehetővé teszik akár mikroszkopikus méretű minták nagyérzékenységű (1-100 µg/g) elemzését is, tipikusan 1 mikrométer síkbeli és nm mélységi felbontással. Olyan stratégiailag kiemelt ágazatokhoz kapcsolódó kutatásokban alkalmazzák őket, mint pl. az anyagtudomány, orvosbiológia, geológia, környezetvédelem, ipar, és világszerte kiemelten szerepel az archeometriai vizsgálatokban is. A sikeres pályázó bekapcsolódik az ATOMKI Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriumában folyó mutidiszciplináris kutatásokba ( valamint részt vesz a hazai és nemzetközi együttműködések, valamint az EU FP7 CHARISMA infrastruktúra projekt által támogatott programok keretében végzett archaeometriai vizsgálatokban. 12. Légköri aeroszol tulajdonságaink és hatásainak vizsgálata ionnyaláb-mikroanalitikai módszerekkel Érdeklődni: Kertész Zsófia <zsofi@namafia.atomki.hu> Napjainkban az egyik legaktuálisabb levegőkörnyezeti probléma városokban a légköri aeroszol, vagy hétköznapi nevén a szálló por koncentrációja. Az emberi egészségre gyakorolt negatív hatásuk, valamint a Föld sugárzási egyensúlyának alakulásában játszott szerepük miatt a légköri aeroszol-részecskék tulajdonságainak pontos, kvantitatív felmérése már nemcsak a kutatók számára fontos, hanem az egyes kormányok és hatóságok számára is (lásd 2008/50 EU direktíva) A kutatás célja városi aeroszol jellemzése, a magas légszennyezettségi periódusok feltérképezése, valamint az embert érő aeroszolterhelés vizsgálata. A munka szervesen kapcsolódik az MTA Atommagkutató Intézetének Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriumában folyó légköri aeroszolkutatáshoz. A jelölt feladata új mintavétel technikák bevezetése beltéri és személyi aeroszolvizsgálatokhoz, aeroszolminták összetételének meghatározása ionnyaláb-analitikai módszerekkel, aeroszolforrások feltérképezése statisztikai elemzés segítségével, valamint az aeroszol emberi egészségre gyakorolt hatásainak vizsgálata sztochasztikus tüdőmodellszámításokon keresztül. 13. Ionok terelése szigetelő kapillárisokkal; ion-felület kölcsönhatások nanokapillárisokban Érdeklődni: Juhász Zoltán <zjuhasz@namafia.atomki.hu> A kutatási téma szigetelő nanokapillárisok kötegeiben létrejövő ion-felület kölcsönhatások, és az általuk létrehozott un. ionterelés vizsgálata. Ez a nemrég felfedezett jelenség világszerte élénk érdeklődést váltott ki, és vizsgálatát az ATOMKI-ben is elkezdtük. A szigetelő nanokapillárisok

6 képesek arra, hogy néhány kev energiájú ionokat jelentősen eltérítsenek. Ezt egy önszervező felületi feltöltődés okozza, melynek megértése az egyik kitűzött célunk. Ez kísérleti és elméleti munkát, modellezést egyaránt igényel. A másik célkitűzés alkalmazás jellegű: ezekkel a kapillárisokkal lassú ionokat szeretnénk irányítani, fókuszálni. Egy ilyen fókuszálló elem megvalósíthatóságának elemzése is kutatási cél. Az alapfolyamatok megértéséhez szükség van ionmolekula ütközések során létrejövő jelenségek kiterjedt, gáz-fázisban történő vizsgálatára is. A téma több nemzetközi együttműködéshez és egy 2011 áprilisában induló OTKA projekthez is kapcsolódik. 14. Biológiai szövetek sugárkárosodása ionbombázás hatására: molekulák széttöredezése, ionizációja Érdeklődni: Sulik Béla <sulik@namafia.atomki.hu> Az ion molekula ütközések vizsgálata központi szerepet játszik a sugárkárosodási effektusok molekuláris szinten való megértésében. E téma keretében elsődleges és másodlagos ütközési folyamatokat vizsgálunk, főként a fékeződési út végének megfelelő ionenergiákon (az un. Bragg csúcs alacsony energiájú oldalán), ahol meglepően nagy a a biológiai szempontból fontos molekulák (víztől a DNS-ig) széttöredezésének, fragmentációjának valószínűsége. Ennek mechanizmusait keressük. Ilyen lehet az ionizált molekulák un. Coulomb robbanásának és a direkt mag-mag ütközéseknek az összjátéka, vagy gyors elektronok keltése ion-molekula ütközésekben az ún. Fermi-gyorsítás mechanizmusával. A sugárkárosodási kutatásokban ion-felület kölcsönhatásokat is célszerű vizsgálni (pl. felületekhez kötött molekulákon), részben a szigetelő nanokapillárisok kutatásához kötődve. A kutatás nagyobbrészt az Atomki gyorsítóin zajlik, de több nemzetközi együttműködéshez is kapcsolódik. 15. Multimodális képalkotó berendezés fejlesztése szilícium fotoelektron-sokszorozó (SiPM) felhasználásával Érdeklődni: Molnár József <jmolnar@namafia.atomki.hu> A fiatal kutató az ATOMKI Elektronikai Osztályán folyó nemzetközi kutatómunkákba kapcsolódik be, melyek során egy multimodális orvosi képalkotó berendezés (MRI kompatibilis PET) helyzetérzékeny detektorrendszerének és jelfeldolgozó elektronikájának kifejlesztésében vesz részt. A téma a korábban elkészült minipet-ii (kisállat pozitron emissziós tomográf) továbbfejlesztését célozza meg az eddig használt hagyományos fotoelektron-sokszorozó modern, mágneses térre érzéketlen félvezető alapú detektorral (szilícium fotoelektron-sokszorozó, SiPM) történő helyettesítésével. Ezzel a megoldással a funkcionális és a morfológiai leképezés egy berendezésben valósulhat meg. A fiatal kutató feladatai közé tartozik az ezen új detektorok prototípusainak és a kapcsolódó elektronikájuknak a tesztelését célzó mérésekben való részvétel, de mindenekelőtt a fent említett detektorrendszerek új, digitális jelfeldolgozáson alapuló elektronikájának a kifejlesztésével kapcsolatos - a programozható logikai áramkörökre (FPGA) alapozott - jelfeldolgozó algoritmusok kidolgozása és implementálása.