Újra Bolyai János Kutatási Ösztöndíjasok a Műegyetemen – 2. rész

A fizika és kémia tudományterületeinek műegyetemi oktatóit és kutatásaikat is jutalmazta az MTA. Az ösztöndíjasokkal készült rövid interjúkat több részletben közöljük.

Az MTA bíráló bizottsága által Bolyai János Kutatási Ösztöndíjjal jutalmazott Benkő Zoltán, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszékének adjunktusa, „olyan érdekes és fontos probléma megoldásán dolgozik kutatásaiban, ami elvi jelentőségén kívül gyakorlati szempontból is rendkívül hasznos lehet a foszfor tartalmú vegyületek szerkezetkutatásában.” Benkő Zoltán a kísérleteiben egyszerű, gyors és megbízhatóbb számítási módszereket dolgoz ki a foszforvegyületek szerkezetazonosításához, amelyek jelentősen megkönnyíthetik a kísérleti kémikusok munkáját.

Az NMR (mágneses magrezonancia) spektroszkópiai mérések a kísérleti kémikusok mindennapi eszközei a molekulák szerkezetének felderítésére vagy azonosítására. Azonban új vegyületek esetén – a kutatómunkákban általában ilyenek fordulnak elő – az azonosítást megnehezíti, hogy a megfelelő paramétereknek a kísérletekben várható értékét még nem ismerik. Két lehetőség van: a kutató vagy egy hasonló, ismert vegyületet vesz összehasonlítási alapul, vagy megpróbálja elméleti kémiai modellek segítségével megbecsülni ezen értékeket. Az azonosítás különösen nehéz foszforvegyületek esetén, mivel a jelenleg használt módszerek pontossága messze elmarad a kémiai pontosságtól. Benkő Zoltán kutatásai erre a problémára jelenthetnek megoldást.

A műegyetemi oktató 2005-ben szerzett diplomát a BME-n, már szakdolgozatában is a foszforvegyületek szerkezetét, stabilitását és reaktivitását vizsgálta. 2009-ben védte meg doktori értekezését a Műegyetemen, ezt követően a köztársasági elnök „Sub Auspiciis Rei Publicae” kitüntetésben részesítette. 2011 és 2014 között ismerkedett meg témájával a zürichi ETH-n (Eidgenössische Technische Hochschule) SCIEX-ösztöndíjjal folytatott tanulmányai alatt. A most kapott díjat örömmel fogadta: „nagy megtiszteltetés és elismerés Bolyai Ösztöndíjasnak lenni” – vallotta Benkő Zoltán.

Szilárdtestek fizikájának kísérleti vizsgálatáért kapott Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat Bordács Sándor, a BME Természettudományi Kar Fizika Tanszékének adjunktusa, aki kísérleteit a tanszék Mágneses-optika laboratóriumában végzi.

A fiatal oktató kutatásaiban a kristályos vegyületek, kerámiák fizikáját vizsgálja, aktuális kísérleteinek célja a mágneses anyagok különböző formáinak feltárása, a mágnesesség mikroszkopikus eredetének megismerése, és ezen új anyagokhoz kapcsolódó alkalmazások felderítése. Az ösztöndíjjal kitüntetett oktató szerint a legismertebb ferromágneses anyagok mellett – amelyekben az elektronok saját mágneses momentumai, a spinek egy adott irányba mutatnak – számos más rendeződés is elképzelhető. Példaként említette az antiferromágneseket, amelyekben a spinek felváltva fölfelé, majd lefelé mutatnak. Ezek a parányi mágnestűk azonban komplexebb rendeződésre is képesek, kirajzolhatnak hélixet vagy cikloist is, ahogy a kristályos anyagban rácshelyről rácshelyre változik az irányuk.

Bordács Sándor témája a felfedező kutatásokhoz sorolható, azonban a megismert új anyagi tulajdonságok vagy vegyületek számos területen új alkalmazásokat is hozhatnak. Úgynevezett multiferro vegyületek segítségével például új típusú informatikai rendszereket lehet létrehozni, ahol a mágnesezettség irányában tárolt információ elektromos tér segítségével manipulálható. A spinen alapuló informatika, azaz a spintronika előnye az energiahatékonyság, a miniatürizálás további lehetőségei, a nagyobb számítási sebesség, valamint a mágneses merevlemez adattároló képességének felhasználása közvetlenül a processzorban.

A multiferro anyagok különleges optikai effektusokat is mutatnak: egyik irányból átlátszók, míg a vele ellentétes irányból érkező fényt elnyelik. E tulajdonságok teszik képessé ezeket az anyagokat arra, hogy nagy hatékonyságú fény-egyenirányító kapcsolóként működjenek például optikai adatátviteli rendszerekben. Az alkalmazások szempontjából nagyon fontos, hogy az átlátszó és az elnyelő irány felcserélhető, hiszen befolyásolható mágneses vagy elektromos térrel.
Örömmel fogadta az ösztöndíjat a Japánból nemrégiben hazatért oktató, aki most az Ázsiában megkezdett kutatásaihoz kapott támogatást a Magyar Tudományos Akadémiától.

Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat nyert Csontos József, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék tudományos munkatársa, az MTA-BME Lendület Kvantumkémiai Kutatócsoport tagja.
A Műegyetem fiatal kutatója elméleti kémiával foglalkozik, munkájában új vagy már jól bevált módszereket alkalmaz olyan problémák megoldására, amelyekre a ma ismert kísérleti módszerek csak korlátozottan használhatóak. Elméleti kémiai számításait gyakran alkalmazzák a termokémiában, és azon belül a légkörkémiában.

A globális felmelegedés okozta gondok időszerűsége miatt a műegyetemi oktató eredményei kiemelten fontosak. A kutatásai során meghatározott adatok ugyanis megnövelik a kémiai klímamodellek megbízhatóságát, és felhasználásukkal pontosabb válasz adható olyan kérdésekre, mint hogy hogyan változik a Föld átlaghőmérséklete az elkövetkezendő évtizedekben, vagy mennyire kell számolni az ózonréteg elvékonyodása következtében növekvő káros sugárzás hatásaival, és milyen ütemű lesz az ózonréteg elvékonyodása. Ezek a változások jelentős hatással lesznek a gazdaságra, a népesség- és társadalompolitikai döntésekre is.

A műegyetemi oktató elmondta, hogy az utóbbi időszakban egyre nő az elméleti kémiai számolások jelentősége. Példaként említette az úgynevezett „coupled cluster” módszeren alapuló termokémiai számításokat, amelyek sokszor felülmúlják a kísérleti berendezések pontosságát. Hasonló termokémiai protokollokat alkalmaznak a légkör kémiájában fontos szerepet játszó molekulák képzéshőjének és entrópiájának kalkulációjára is, ugyanis az esetek többségében az ilyen módszerrel kapott értékek jelentik az elérhető legpontosabb adatot.

Csontos József örömmel fogadta a kitüntetést, és nagy megtiszteltetésnek érzi, hogy az eredményhirdetést követően a szűkebb kutatási területén dolgozó kollégák is kifejezték elismerésüket.

A „zöld kémia” irányelvei szerint környezetbarát kémiai átalakítások kidolgozásával, és minél aktívabb, szelektívebb és adott esetben a termékektől könnyen elválasztható, így újrahasznosítható katalizátorok és katalitikus rendszerek fejlesztésével foglalkozik Mika László Tamás, a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék docense. Több éve megkezdett kutatómunkáját jutalmazta Bolyai János Kutatási Ösztöndíjjal az MTA.

A műegyetemi oktató kutatásainak része a különböző biomassza alapanyagok és/vagy hulladékok katalitikus átalakítása és az in situ IR és NMR spektroszkópia. Ez utóbbi segítségével közvetlenül be lehet pillantani a reakciókba, újragondolható a katalitikus ciklus, és újratervezhető a katalizátor, szem előtt tartva az egyszerűséget és a minél jobb alkalmazhatóságot.

A díjazott olyan reakcióutakat dolgoz ki, amelyekkel jelentősen csökkenthető egy reakcióban az alkalmazott segédanyagok (például az oldószerek) mennyisége, visszaszorítható a melléktermékek képződése, így az adott átalakítás nemcsak környezetbarátabbá, hanem gazdaságosabbá is válik.

Napjainkban az emberiség szinte kizárólag fosszilis forrásokból fedezi energia- és nyersanyagszükségletét: a vegyipari szerves alapanyagok és intermedierek jelentős része is kőolajból származik. A növekvő közlekedési igények és energiafelhasználás miatt a felhasznált fosszilis forrásmennyiség nő, azonban a rendelkezésre álló készletek végesek. A szintén kimerülő, szén alapú nyersanyagforrások kiváltására a biomassza lehet az egyik megoldás. Mika László Tamás kísérleteiben ezt az ígéretes és megújuló nyersanyagforrást alakítja olyan, alapvető és könnyen továbbalakítható, azaz platform molekulákká, amelyek átvehetik a fosszilis eredetű anyagok szerepét a vegyiparban.

Mika László Tamás szerint a most elnyert Bolyai Ösztöndíj a megtiszteltetésen túl jelentős anyagi segítség is, amely biztosítja, hogy folytathassa a már megkezdett kutatásait. Sikereiben nagy szerepet kaptak a vele együtt dolgozó hallgatók és kollégák, akikkel közösen hét tudományos cikket készített az elmúlt két évben.

2010 után másodszorra nyerte el a Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat Tőke Csaba, a BME Természettudományi Kar Elméleti Fizika Tanszékének docense, akinek tudományos eredményeit kiváló minősítéssel és Bolyai Plakettel is elismerték.

Kutatásaiban kétdimenziós elektronrendszerekkel, elsősorban az erősen korrelált kvantumállapotokkal foglalkozik. Utóbbira példa a tört kvantum Hall-effektus, azaz a kétdimenziós elektronrendszerek korrelált viselkedése erős mágneses térben Landau-szintek speciális részleges betöltése esetén. Ezek mellett foglalkozik a grafénnel és variánsaival, ezekből készített heterostruktúrákkal, rétegelt szerves félvezetőkkel, és azok kölcsönhatásaival.

A műegyetemi oktató kutatásainak elméleti érdekességét a szakterületéhez tartozó tudományos problémák sokasága adja. A tört kvantum Hall-effektus fizikája számos új fogalommal gazdagította a fizikát, és jelenleg is nagyon népszerű kutatási terület. A grafénnel kapcsolatos kutatások pedig elektronikai alkalmazásokhoz is vezethetnek.

Tőke Csaba számára az ösztöndíj a tudományos elismerés mellett azt is jelenti, hogy az elkövetkezendő időszakban olyan anyagi forrás áll rendelkezésére, amellyel önálló kutatói pályáját is elindíthatja. Tőke Csaba 2007-ben szerzett PhD minősítést a Pennsylvania-i Állami Egyetemen, 1998-ban diplomázott az Eötvös Loránd Tudományegyetemen.

- TZS -