Manipulálni az elektronokat az atommag körül? Ma már ez is elképzelhető, köszönhetően többek között a legújabb magyar Nobel-díjas, Krausz Ferenc úttörő kutatásainak. Mindez pedig hihetetlen lökést adhat számos tudományágnak az orvostudománytól a gyógyszerfejlesztésig.
Hétfőn robbant a hír, hogy a zseniális magyar kutató, Karikó Katalin végre megkapja a jól megérdemelt Nobel-díjat. Az öröm azonban fokozódott kedden, amikor kiderült, a Svéd Tudományos Akadémia egy másik magyar tudóst is a legmagasabb tudományos elismerésben létesít. Ő Krausz Ferenc, az attofizika tudományának egyik megteremtője, akinek a kutatásai teljesen átalakíthatják rövidesen a mindennapi életünket.
Az idei fizikai Nobel-díjat egyébként egyenlően megosztva kapta Krausz két másik kutatótársával, Pierre Agostinivel és Anne L’Huillier-vel “az elektronok atomon belüli mozgásának vizsgálatát szolgáló attoszekundumos fényimpulzusokat előállító kísérleti módszereikért”, írja az elte.hu. Krausz egyébként korábban többek között az ELTE fizikus hallgatója volt, miközben párhuzamosan végezte a BME villamosmérnök szakát. Nade miért olyan jelentősek az ő kutatásai?
Ez is érdekelhet:
- Marie Curie teste annyira radioaktív volt, hogy ólomkoporsóban temették el – Olvass tovább ITT
- A magyar tudós, aki feltalálta hidrogénbombát és támogatta az atomfegyvereket
Az attofizika születése
Krausz és társai elképzelhetetlenül kis időtávokat vizsgálnak lézer segítségével, amivel lehetővé válhat az atomokban, molekulákban keringő elektronok befolyásolása is. Ez pedig szakértők szerint új alapokra helyezheti a kémiát és az elektronikát. Mi az attoszekundum (vagy attomásodperc)? Nos, a másodperc olyan kis töredéke, hogy egy másodpercben annyi attoszekundum van, mint ahány másodperc eltelt az univerzum eddigi, 13,8 milliárd éves történetében. Jelenleg az attoszekundum az az időtáv, amit még vizsgálni képes a tudomány. És ebben az időtávban mozognak az elektronok az atomokban és molekulákban.
Például 150 attoszekundumba telik ameddig a hirdogénatom magja körül körbejár egy elektron, írja a Science Alert. Minden elektronikai eszközt meghatároz az elektronok mozgása, a jelenlegi sebességkorlát pedig nanoszekundumos. Ha attoszekundumosok lennének a mikroprocesszoraink, akkor 1 milliárdszor gyorsabbakká válhatnának.
Hogyan vizsgálják ezt az extra rövid időtávot? Ehhez speciális, nagyenergiájú lézereket használnak, amelyek nagyon rövid idejű fényimpulzusokat bocsátanak ki. Így tulajdonképpen egyetlen “fotót” nyernek az atom körül keringő elektronokról. Ha viszont sok ilyen besugárzást végeznek (tehát sok fotót készítenek) egymás után, akkor felsejlik, hogy miképp keringenek az elektronok. Kicsit úgy, mint az első filmeknél, amikor egymás után készített fotókból rakták össze a jelenetet.
Elektronokat manipulálhatunk az atomok, molekulák körül? Beláthatatlan távlatok
Mindhárom díjazott volt csúcstartója annak a folyamatosan csökkenő időtávnak, ami két “lézervillanás” (két fotókészítés) között eltelik. Krausz ezt 80 attoszekundumra vitte le, jelenleg a rekord 43. Tehát például a hidrogénatom esetében az elektron mozgásáról legalább 3 fotót lehet készíteni a 150 attoszekundumos keringési idő alatt. Szakértők szerint a további kutatások akár néhány attoszekundumos követési időre is lecsökkenthetik ezt.
Jelenleg még csak “fotózzuk” az elektronokat, de ez rövidesen megváltozhat. Ilyen időablakban ugyanis akár egy-egy elektront manipulálhatnánk is, ami forradalmi lenne a kémia tudományában. Gondoljunk bele: a reakciók során eddig “elszenvedtük” az elektronátmeneteket. Szabályozni nem tudtuk, csak tudomásul vettük, hogy bizonyos anyagok, bizonyos körülmények között így és így reagálnak egymással. Ha viszont ilyen szinten képesek lehetnénk befolyásolni a reakciókat, akkor a reakciólehetőséget, az átalakítások szinte végtelen tárháza nyílhatna meg, ami egy jól betanított mesterséges intelligencia segítségével ténylegesen forradalmat jelenthetne például a gyógyszeriparban. De akár elvezethetne bennünket sokkal hatékonyabb napelemek gyártásához vagy környezetbarát üzemanyagok előállításához.
