Nemzetközi kutatói utánpótlás-nevelés az Anyagfizikai Tanszéken
Mivel foglalkozik az anyagfizika?
Az anyagtudomány a bennünket körülvevő természetes és mesterséges anyagok összetétele, szerkezete és tulajdonságai közötti kapcsolatot vizsgálja. Összetételen azt értjük, hogy az anyag milyen atomokból épül fel, szerkezeten pedig ezen atomok egymáshoz képesti elhelyezkedését az anyagon belül. Mindkettő alapvetően meghatározza az anyag elektromos, mágneses, mechanikai és más egyéb tulajdonságait. Az anyagok szerkezetét elsősorban az előállítási módszer alkalmas megválasztásával tudjuk befolyásolni, ezért az anyagudomány egyik célja az előállítási körülmények, az anyag szerkezete és tulajdonságai közötti kapcsolat megértése annak érdekében, hogy a felhasználási igényeknek legmegfelelőbb tulajdonságú anyagokat készítsünk. Az anyagtudomány fontos feladata az is, hogy új, eddig nem ismert anyagokat állítson elő.
Annak ellenére, hogy már eddig is rengeteg anyagot állított elő az emberiség (különféle fémek, kerámiák, műanyagok stb.), hatalmas lehetőségek állnak az anyagtudósok előtt. A periódusos rendszerben kb. 200 millió lehetőség van például öt kémiai elem kiválasztására. Ez azt jelenti, hogy ilyen sokféleképpen lehet öt kémiai elemet egyenlő arányban tartalmazó anyagot előállítani. Természetesen a lehetséges anyagok száma ennél sokkal több, hiszen a kémiai elemek számát és mennyiségi arányát is változtathatjuk. Ugyanakkor eddig csak kb. félmillió anyag szerkezetét ismerjük, tehát bőven van felfedezni való ezen a területen.
Az emberiség fejlődésének korai szakaszait a felhasznált anyagokról nevezték el (kőkor, rézkor, bronzkor, vaskor). Mi lehet ennek az oka?
Ennek oka az, hogy
az emberiség által felhasznált anyagok döntően meghatározzák az életminőséget.
Például a szántás hatékonysága jelentősen növekedett, amikor a faekét felváltotta a vasból készült eke. A kőből készült szerszámok nem tették lehetővé olyan finom műveletek elvégzését, mint amire a fémszerszámok képesek – próbálja csak meg valaki levágni a körmét egy kőollóval! Fémek nélkül az elektromos áramot is nélkülöznünk kellene, hiszen nem lennének vezetékeink. A félvezető anyagok (pl. szilícium) nélkül nem lenne számítógépünk, mobiltelefonunk. A papír feltalálása rendkívüli módon megnövelte az emberi korosztályok közötti tudásátadás hatékonyságát. Enélkül talán az ELTE sem jött volna létre! A műanyagok felfedezése eredményezte az olcsó ruházati és háztartási termékek, valamint a csomagolóanyagok elerjedését. Az anyagtudomány életminőségre gyakorolt hatásából következik az is, hogy ennek a tudományágnak döntő szerepe van a társadalmi béke fenntartásában. Jelen korunkban a fejlettebb társadalmakban azért van viszonylagos béke, mert a technológiai fejlődés révén kényelmesen élünk (bőségesen van olcsó táplálék és van hol lakni), valamint az ember nyughatatlan szelleme le van kötve a TV, a számítógép és a mobiltelefon segítségével. Ez a technológiai fejlettség nem jöhetett volna létre az anyagtudomány nélkül, hiszen az ember által kitalált új anyagok a jóléthez szükséges minden eszközben megtalálhatók.
Az emberiség fenntartható fejlődésének egyik záloga, hogy újabb anyagokat és anyagelőállítási technológiákat dolgozzunk ki. Ezért fontos, hogy a felhalmozott tudást átadjuk a fiataloknak, akikből a jövő anyagtudósai lehetnek. Ezek a fiatalok sokféle egyetemi szakról kerülhetnek ki, hiszen az anyagtudomány interdiszciplinális terület, azaz sokféle alaptudomány együttes tevékenysége szükséges az eredmények eléréséhez. Ilyen a fizika, a kémia és a biológia. Például egy új titánötvözetből készült sebészeti implantátum kifejlesztésekor, szükség van a vegyészek szaktudására, hogy megértsük az anyag előállítása során lezajló kémiai reakciókat. Az elállított anyag fizikai tulajdonságainak (pl. szilárdságának) vizsgálatát fizikusok végzik el. Végül az implantátum viselkedését az emberi szervezetben biológusok vizsgálják.
Titánból készült csavar és lemez csonttörések rögzítésére, és az emberi szervezetbe való beépítésük után készült röntgenfelvétel
Ez egy magas költségigényű terület. Hogyan tudja felvenni a versenyt az ELTE a világ többi egyetemével?
A modern anyagtudomány nemzetközileg elismert kutatói megtalálhatóak ELTE TTK különböző intézeteiben. Ahhoz, hogy felvehessük a versenyt külföldi vetélytársainkkal, olyan szaktudással és/vagy kísérleti eszközparkkal kell rendelkeznünk, amely nemzetközi szinten kiemelkedő. Ami az eszközparkot illeti, ugyan most is rendelkezünk modern készülékekkel egy-egy területen, azonban ez nem mondható el általánosan minden berendezésről, amelyet jelenleg használunk. A fejlesztésekhez újabb és újabb forrásokra van szükség.
Ami viszont a szaktudást és kreativítást illeti, az nemzetközi szinten is élvonalbeli az ELTE-n.
A legmodernebb anyagelőállítási és vizsgálati eszközökhöz pedig nemzetközi partnereink révén férhetünk hozzá. Ezért kiemelkedően fontosak a külföldi együttműködések, hiszen így az anyagtudomány élvonalában maradhatunk.
Az Anyagfizikai Tanszéken 2018-ban üzembe helyezett korszerű Smartlab röntgendiffraktométer, amellyel többféle anyagszerkezeti vizsgálat is elvégezhető.
Mi vonzza a Tanszékre a külföldi hallgatókat, és új tendencia-e a sok ideérkező fiatal?
Már a 2000-es évek elején is érkeztek külföldi doktoranduszok hosszabb-rövidebb idejű kutatást végezni az Anyagfizikai Tanszékre elsősorban nemzetközi partnereink intézményeiből. A Stipendium Hungaricum (SH) ösztöndíj nagyot lendített ezen a trenden, így 2015 óta egyre nagyobb számban érkeznek hozzánk doktoranduszok külföldről. Egyébként 2015-ben a legelső SH-s doktorandusz a Fizika Doktori Iskolában egy indiai hölgy, Garima Kapoor volt, aki azóta ELTE-s PhD-fokozattal egy német kutatóintézetben dolgozik. Ő eredetileg a Pécsi Tudományegyetemre jelentkezett, de látva az anyagtudomány területén elért itteni eredményeket, végül hozzám átjelentkezett. Később is volt több olyan külföldi doktorandusz, aki az MSc vagy PhD munkáját az anyagfizika területén más hazai egyetemen kezdte, de onnan átjött az ELTE-re. Személy szerint nekem volt már vietnámi, egyiptomi és indiai PhD-hallgatóm is.
"2015 szeptemberében Stipendium Hungaricum ösztöndíjat kaptam magyarországi doktori tanulmányok folytatására. Elhatároztam, hogy az Eötvös Loránd Tudományegyetemen fogok tanulni, mivel ez a legjobb magyar egyetem a szakterületemen. Mielőtt Budapestre jöttem, érthető módon sokat aggódtam, elsősorban a nyelvi akadályok és a kulturális különbségek miatt. Öt ott töltött év után azonban bátran kijelenthetem, hogy soha nem bántam meg, hogy Magyarországot és az ELTE Anyagfizikai Tanszékét választottam – mondja Garima Kapoor korábbi PhD-hallgató. – Több mint 20 országban jártam, de még mindig Budapest a kedvenc városom! Nagyra értékelem a Tanszéken kapott rengeteg szakmai és személyes támogatást. Elképzelni se tudok több segítséget, útmutatást és bátorítást, mint amennyit témavezetőm nyújtott doktori éveimben, és nyújt még ma is. Kiváltságosnak érzem magam, amiért annyit törődött a munkámmal, és olyan gyorsan szolgált értékes tanácsokkal még akkor is, amikor más feladatok kötötték le. A Tanszéken szerzett tudományos tapasztalatnak és szaktudásnak köszönhetően most posztdoktorként dolgozom egy jó nevű németországi kutatóközpontban."
Az ELTE-s témavezetővel rendelkező nem magyar doktoranduszok és MSc-s diplomamunkások mellett most is vannak olyan külföldi fiatalok, akik néhány hónapot töltenek nálunk, mert témavezetőik úgy ítélték meg, hogy nálunk olyan tudást szerezhetnek meg, amit máshol nem. Jelenleg 11 országból vannak külföldi hallgatók az Anyagfizikai Tanszéken, akik valamely magyar kolléga irányítása mellett kutatómunkát végeznek. A Franciaországból, Csehországból, Szlovákiából, Oroszországból, Egyiptomból, Vietnámból, Indiából, Iránból, Irakból, Indonéziából és Mongóliából származó doktoranduszok, diplomamunkások és egy posztdoktori ösztöndíjas a legkorszerűbb anyagtudományi kutatásokban vesznek részt.
A fényképen az Anyagfizikai Tanszék külföldi hallgatói közül néhányan (első sor) és magyar témavezetőik (második sor) láthatók.
A fiatal külföldieket az Anyagfizikai Tanszék nemzetközi hírneve és kutatóinak sikerei vonzzák az ELTE-re. A tanszék kutatói publikációik meghatározó szerzői, azaz első, utolsó vagy levelező szerzők. Így rögtön látótérbe kerülnek, ha a téma iránt érdeklődő hallgatók megnézik a cikkeket. Az utóbbi években a tanszék kutatóinak eredményei többször kerültek tudományos folyóiratok címlapjára, ami szintén felkelti az érdeklődést kollégáim tevékenysége iránt. A tanszék külföldi hallgatók általi kiválasztásában természetesen nemcsak a helyi sikerek játszanak szerepet, hanem az is, hogy az ELTE az ország vezető egyeteme a nemzetközi rangsorokban. Ez sokat nyom a latban, amikor egy külföldi hallgató az Anyagfizikai Tanszéket választja. Azt is hozzá kell tenni, hogy nem lenne ennyi külföldi hallgatónk, ha a magyar állam nem támogatná őket az SH ösztöndíjjal.
Pham Tran Hung már mesterszakos tanulmányait az ELTE-n végezte, jelenleg a Tanszék doktorandusza. „MSc-diplomámat az ELTE-n szereztem, és úgy a Tanszéket, mint általában az Egyetemet remek helynek találtam a tanulásra és a kutatásra – mondja. – Mindenki nagyon segítőkész, a kutatók nagyon értenek ahhoz, amivel foglalkoznak, és jó néhány lehetőség adódik a nemzetközi együttműködésre. Most, hogy doktoranduszként folytatom itt a tanulmányaimat, ugyanezeket tapasztalom. Nagyon elégedett vagyok, mind tanulmányi, mind szociális szempontból.”
Milyen kutatásokban tudnak a fiatalok részt venni, és hogyan válogatnak a jelentkezők között?
A témák között szerepel a nagyentrópiás ötvözetek és harmónikus mikroszerkezetek vizsgálata, valamint a fémüvegek deformációjának tanulmányozása és korszerű hidrogéntároló anyagok fejlesztése. Ez utóbbi nagyon fontos a klímaváltozás megfékezésében. Ezen kívül kiemelendő még a háromdimenziós nyomtatással készült fémötvözetek szerkezetének és mechanikai tulajdonságainak vizsgálata, valamint a fémek mikromechanikai viselkedésének kutatása. A külföldi hallgatók részt vehetnek újszerű fémhabokból készült Li-ion akkumulátorok anódjának fejlesztésében és innovatív Mg ötvözetekből előállított sebészeti implantátum anyagok tanulmányozásában. Ezek a kutatások mind a tudományterület fontos kérdéseivel foglalkoznak és jelentős az érdeklődés irántuk.
A jelentkező külföldi hallgatók igen vegyes tudásszinttel bírnak. Közülük kiválasztjuk azokat, akik megfelelő alaptudással és elegendő ambícióval rendelkeznek ahhoz, hogy sikeresek legyenek nálunk.
Réz egykristály mintán kialakított mikroszkopikus hajlító-próbatestek. A téglatest geometriájú mikrominták oldaléle csupán 4 µm hosszúságú, kialakításuk fókuszált nagyenergiájú gallium ionok segítségével történt az ELTE Pásztázó Elektronmikroszkópos Laboratóriumában (sem.elte.hu). A képet készítette: Ugi Dávid, az ELTE Anyagfizikai Tanszékének doktorjelöltje.
Mi a tapasztalat, megmarad-e a kapcsolatuk az ELTE-vel, illetve hogyan kamatoztatják az itt szerzett tudást?
Az Anyagfizikai Tanszéken végzett külföldi doktoranduszok a legkiemelkedőbb anyagtudományi kutatóhelyeken dolgoznak tovább. Az én volt hallgatóim közül az egyik például a Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf Intézet (Németország) kutatója, míg a másik a Vietnam National University docense, és mindketten folytatták anyagtudományi pályafutásukat. A határon túlról érkezett magyar nemzetiségű doktoranduszaink is, akik az Anyagfizikai Tanszéken szerezték PhD-fokozatukat, világszerte végeznek kutatásokat, pl. a kanadai Queen's University-n vagy az USA-beli a University of Alabamán. Végzett külföldi doktoranduszaink nagy részével megmaradt a kapcsolatunk, sőt közös kutatásokat is végzünk. Ezek a nálunk végzett kollégák a tanszék és az egész egyetem külföldi nagykövetei, akik segítenek növelni az egyetem ismertségét és elismertségét.
Forrás: elte.hu