Pécz Béla, a Magyar Tudományos Akadémia Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének igazgatója
A „Kutatási infrastruktúra fejlesztése – nemzetköziesedés, hálózatosodás” (VEKOP 2.3.3) pályázati konstrukció – a hasonló GINOP-felhívás tükörpályázata a Közép-Magyarország régió számára – azt célozza, hogy erősödjön a hazai kutatási infrastruktúra nemzetközi versenyképessége, és ezáltal nemzetközileg versenyképes tudáscentrumok alakuljanak ki. Ez segíti a sikeres nemzetközi kutatási együttműködések kialakítását és elmélyítését. A világszínvonalú tudományos kutatóeszközök (amely korábban csak külföldi tudományos intézetekben voltak hozzáférhetőek) lehetővé teszik, hogy a magyar kutatók itthon érhessenek el nemzetközi mércével is kimagasló eredményeket. A tehetséges külföldi szakemberek számára csak a nemzetközileg versenyképes felszereltségű tudáscentrumok lehetnek vonzóak.
– Egy kétszáz kilovoltos transzmissziós elektronmikroszkópot adtunk át. A készülékben az az újdonság, hogy képkorrektorral is felszerelték, amelynek az úgynevezett gömbi hiba korrigálása a feladata – mondta el kérdésünkre Pécz Béla, a Magyar Tudományos Akadémia Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének (MTA EK MFA) igazgatója. – Ilyen mikroszkópok csak 2005-óta elérhetőek, különlegességük pedig az, hogy képesek az optikai tengelytől távol eső sugármeneteket is egy pontba fókuszálni. Ettől a felbontása drasztikusan megnő. E mikroszkóp gyár által garantált felbontása 0,9 Angström, vagyis 90 pikométer (0,00000000009 méter). De a helyszíni tesztek tanúsága szerint a valós felbontása eléri a 70 pikométert is.
Hogy jobban értsük a mikroszkóp rendkívüli képességeit – és a fent elmondottakat –, érdemes röviden megismerkednünk a transzmissziós elektronmikroszkópok működésével. Az elektronmikroszkóp nem látható fénnyel, hanem elektronnyalábbal „világítja meg” a felnagyítandó mintát. Ez az elektronnyaláb a transzmissziós készülékeknél áthalad a rendkívül vékony (néhány atom vastagságú) mintán, és az átjutó elektronok képezik a felvételt.
Annak idején azért kezdtek a látható fény helyett másféle sugárzással kísérletezni a mikroszkópiában, mert a megvilágító sugárzás hullámhossza alapvetően meghatározza a mikroszkóp felbontóképességét (vagyis azt a legkisebb távolságot, amelyet a készített felvételen már két különálló pontként láthatunk). Az elektronnyaláb hullámhossza sokkal kisebb a látható fénynél, így az általa készíthető kép is nagyobb felbontású lesz. Az elektronmikroszkópok felbontóképessége több mint ezerszer meghaladja a legjobb fénymikroszkópokét.
Az elektronnyalábot lencsékkel fókuszálják, de itt jelentkezik egy probléma. Ha a sugárnyaláb nem pontosan a lencse középpontján halad át, hanem közelebb a széléhez (tehát nem esik egybe az optikai tengellyel), akkor a lencse nem pontosan a fókuszpontba fogja koncentrálni az elektronokat. Emiatt romlik a kép élessége és a felbontás is csökken. Ez a gömbi hiba, amelyet korrigálni kell. A most beszerzett mikroszkóp e hibát rendkívüli hatékonysággal javítja, így lehet ilyen kivételesen jó a felbontása.
– E mikroszkóppal gyakorlatilag bármilyen mintát képesek leszünk atomi mérettartományban is vizsgálni. A szilíciumban például már 3 Angströmös felbontással is láthatóvá válik az atomrács. Ilyen mikroszkóp eddig nem volt Magyarországon, így hazánkban most először lesz lehetőség arra, hogy rutinszerűen egy Angström alatti felbontással vizsgáljunk a nanoskálán bármilyen anyagot – folytatja az intézetigazgató. – Emellett a mikroszkóp pásztázni is képes a mintát és nagyon érzékeny röntgenszondák segítségével fel tudja térképezni az anyag elemi összetételét. A különböző atomok eloszlását akár színesben térképszerűen láthatóvá tudjuk tenni.
A kutatók a mikroszkópot többek között a kétdimenziós (a grafénhez hasonló) anyagok kutatásában tervezik használni. Vizsgálni fogják a csupán két atomi rétegből felépülő félvezetők elektromos tulajdonságait. A bioaktív kerámia bevonatokat is kutatják majd a segítségével, amelyek emberi ízületi implantátumok felületét borítják. De az intézet munkatársai vezetővé képesek tenni a szilícium-nitridből készült kerámiákat úgy, hogy grafént vagy szén nanocsöveket adnak hozzá. De a berendezés hasonlóan fontos szerepet fog betölteni az egyetemi oktatásban és a vállalati kutatás-fejlesztési projektekben is.
– E mikroszkóppal jelentősen hozzájárulhatunk az egyetemi hallgatók doktori képzéséhez, lehetőséget biztosíthatunk nemcsak az intézetünkben, de a hazai egyetemeken folyó anyagtudományi alapkutatásokhoz is (úgynevezett Open Laboratory-ként fog működni), de az innovatív vállalati fejlesztéseket is segíthetjük – mondja Pécz Béla. – Mi bármikor képesek leszünk e mikroszkóp segítségével például egy autómotor dugattyúgyűrűjének külső bevonatát atomi léptékben megvizsgálni, miután mentek egy kört egy Ferrarival valamelyik versenypályán. A berendezés tehát számos hazai vállalkozás fejlesztéseit is támogathatja.
 |
 |
|
Lovász László MTA-elnök és Pálinkás József NKFIH-elnök adja át a berendezést |
Az új transzmissziós elektronmikroszkóp működés közben (fotók: MTA / Szigeti Tamás) |
A további nyertes projektek listája listája itt érhető el.
Kapcsolódó cikkek:
A részecskék világának megismerésében nyit új perspektívákat a veszprémi fejlesztés (egy másik kutatásiinfrastruktúra-beruházás a GINOP 2.3.3. felhíváson elnyert támogatással)