MSc diplomamunka kiírások

Kiíró: Dr. Csete Mária (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
1) Bioszenzorizáció
A kutatás célja olyan plazmonikus struktúrák tervezése, amelyekkel különböző biomolekulák érzékeny detektálására válik lehetővé. A hallgató numerikus módszerekkel határozza meg azon nano-részecske aggregátum és periodikus mintázat paramétereket, amelyek a detektálandó pl. fluoreszcens molekulák abszorpciós és emissziós sávjaiban hoznak létre nagy fém-dielektrikum határfelületi intenzitás-növekedést. A plazmonikus struktúrákat szenzorelemként alkalmazza, a megkötött bio-molekulákat a felületi plazmon spektroszkópia, atomi-erő és nagyfeloldású lokalizációs optikai mikroszkópia eljárásokkal detektálja. Koncentráció és aggregáció-függő vizsgálatok során meghatározza a struktúrák detektálási érzékenységre gyakorolt hatását.
A hallgató munkája során elsajátíthatja az alapvető numerikus modellezési technikákat (Finite Element Method, Finite Difference Time Domain), amelyeket a nano-plazmonikában napjaink vezető kutatóhelyein használnak. Bekapcsolódhat az MTA-SZTE Szupramolekuláris és Nanoszerkezetű Anyagok Kutatócsoporttal kooperációban folyó bio-detektálási kísérletekbe, és megtanulja a plazmonikus bio-szenzorizáció valamint a nagyfeloldású mikroszkópiák kísérleti technikáit.
Szükséges ismeretek: alapvető számítógépes felhasználói ismeretek elengedhetetlenek, programozási ismeretek, aktív angol nyelvtudás előnyt jelent.

2) Optikai folyamatok erősítése
A kutatás célkitűzése optikai folyamatok erősítése nano-objektumokból felépülő és periodikus fém-dielektrikum határfelületi struktúrák alkalmazásával. A hallgató elméleti és kísérleti úton tanulmányozza, hogyan módosul a fém-dielektrikum határfelületen gerjesztett plazmonok rezonancia-karakterisztikája különböző plazmonikus mintázatok hatására. A struktúrák geometriai és optikai paramétereit valamint kivilágítási irányát hangolja a közel-térbeli és spektrális hatások optimalizálása céljából. Két- és három-dimenziós nano-optikai mintázatokat tervez a foto- és biodetektorok valamint indukált nemlineáris optikai folyamatok hatásfokának maximalizálása céljából.
A hallgató munkája során elsajátíthatja az alapvető numerikus modellezési technikákat (Finite Element Method, Finite Difference Time Domain), amelyeket a nano-plazmonikában napjaink vezető kutatóhelyein használnak. Bekapcsolódhat nemzetközi kooperációban folyó nano-optika kutatásokba.
Szükséges ismeretek: alapvető számítógépes felhasználói ismeretek elengedhetetlenek, programozási ismeretek, aktív angol nyelvtudás előnyt jelent.

3) Litográfia
A kutatási téma célkitűzése fém-dielektrikum multi-rétegek strukturálása, azokon komplex plazmonikus struktúrák létrehozása a tanszék laboratóriumaiban rendelkezésre álló lézerrendszerekkel előállítható femtoszekundumos és nanoszekundumos lézerimpulzusok alkalmazásával. A hallgató numerikus módszerekkel meghatározza a megfelelő megvilágítási paramétereket, amelyek lehetővé teszik tetszőleges anyagok felületén változatos mintázatok létrehozását különböző szimmetriával és periódussal. Vizsgálja a megmunkált felületrészek kiterjedésének, egymástól való távolságának valamint a nano-objektumok alakjának kontrollálhatóságát. Az interferencia, a konfokális valamint a kolloid-gömb litográfia módszereivel tetszőleges profilú és periódusú rácsokat állít elő különböző multi-rétegekben. A hallgató további feladata a strukturált felületek vizsgálata az atomi erő mikroszkópia módszerével.
A hallgató munkája során elsajátíthatja az alapvető numerikus modellezési technikákat (Finite Element Method, Finite Difference Time Domain), amelyeket a nano-optikában napjaink vezető kutatóhelyein használnak. Bekapcsolódhat európai színvonalú lézer-laboratóriumban folyó anyagtudományi kísérletekbe, és megtanulja a nagyfeloldású felületanalízis kísérleti technikáit.
Szükséges ismeretek: alapvető számítógépes felhasználói ismeretek elengedhetetlenek, programozási ismeretek, aktív angol nyelvtudás előnyt jelent.


Kiíró: Dr. Geretovszky Zsolt (Tel.: (62) 544-659, E-mail)
1) Nanorészecskék előállítása lézeres módszerekkel
Az utóbbi évek tudományos kutatásait markánsan formálja az anyag nanométeres struktúráltságú módozatainak sokszor különleges viselkedése. Nanorészecskék alatt olyan részecskéket értünk, melyek kiterjedése a tér mindhárom irányában 100 nanométernél kisebb. Ilyen nanorészecskék számos módon előállíthatók. A téma ezek közül azon eljárásokat tervezi csokorba gyűjteni, melyekben lézerek is szerephez jutnak. Ehhez első lépésben angol nyelvű szakirodalmi adatbázisokban kell kutakodnunk, amit a közlemények eredményeinek rendszerezése, csoportokba sorolása és elemzése követ. A cél tehát egy téma szakirodalmának feltérképezése, megismerése és feldolgozása.

2) Szikrakisüléssel keltett plazma optikai tanulmányozása
A szikrakisülés lejátszódása során az elektródákra kapcsolt feszültség hatására az elektródaközben egy vezetési csatorna jön létre, melyben folyó áram az elektróda illetve a gázatmoszféra anyagát plazmává alakítja. A plazma optikai vizsgálatával hasznos információkat gyűjthetünk az ionizált anyagfelhőről. Gyorsfényképezéssel a plazmafelhő kiterjedéséről, időbeli változásáról, míg a plazma fényének spektroszkópiai vizsgálatával a plazma összetételéről, jellemzőiről (pl. hőmérséklete, elektron koncentrációja), illetve az elektródaközben lejátszódó fizikai és kémiai folyamatokról nyerhetünk információt. A hallgató feladata a gyorsfényképezési eljárások és időbontott plazmaspektroszkópiai módszerek megismerése lesz, valamint egy diagnosztikai rendszer megismerése lesz. Az előismeretek elsajátítása után mérések végzésére is sor kerülhet.


Kiíró: Dr. Hopp Béla (Tel.: (62) 544-657, E-mail)
1) Szerves vékonyrétegek előállítása impulzus lézeres leválasztási eljárással
Ha egy nagy teljesítményű impulzuslézer fényét a céltárgyra fókuszáljuk, abból a besugárzás hatására a felületre merőlegesen plazmaállapotú anyagfelhő válik ki (ez a jelenség az abláció), amely felfogható az útjába tett szubsztráton. A módszer egyik nagy előnye, hogy a folyamat során az anyag kémiai összetétele megmarad. A másik alkalmazhatóságot növelő szempont, hogy tömör vékonyréteg hozható így létre, az anyagfelhő nagy kinetikus energiájának köszönhetően. A leválasztott film vastagságát könnyen szabályozhatjuk az impulzusok számával, mert az egy impulzus hatására keletkező réteg átlagos vastagsága kevesebb, mint egy atomi réteg. Hátránya viszont, hogy mikrométer méretű cseppek, és szilárd törmelék jelennek meg a vékonyrétegen. A tervezett kísérletek célja ezeknek a homogenitást rontó tényezőknek a csökkentése, az eljárás optimalizálása biológiai vékonyrétegek előállítására, s ezen rétegek orvostudományi, szenzortechnikai alkalmazhatóságának vizsgálata.

2) Excimer lézeres anyagmegmunkálás
Az excimer lézeres mikrostrukturizálást, azaz a mikrométer nagyságrendű háromdimenziós mintázat készítését, a XXI. század technológiájának tartják. Alkalmazási lehetőségei kiterjednek az optikára, a kommunikációs technikára, kémiára, biológiára és az orvostudományra egyaránt. Az excimer lézeres abláció (szubmikrométeres felbontású anyagmegmunkálás) kiválóan alkalmas háromdimenziós struktúrák kialakítására polimerekben, biológiai szövetekben. Ezt a módszert már az orvostudományban (pl. a szaruhártya sebészetben) is alkalmazzák. A fenti eljárás segítségével lehetséges például mikrométeres csavarok, fogaskerekek, egyéb viszonylag egyszerűbb alkatrészek nagypontosságú előállítása.

3) Átlátszó anyagok lézeres finommegmunkálása
A mikro-, nanométeres mérettartományban megmunkált átlátszó anyagok (kvarc, zafír, MgF2, CaF2, BaF2, üveg, gyémánt, egyéb kristályok, stb.) számos optikai- és mikro-optikai alkalmazási lehetőséggel rendelkeznek, aminek köszönhetően a megmunkálási eljárásaik jelenleg is a fizika egy intenzíven kutatott területét képezik. Létezik közvetlen és közvetett megmunkálási mód is aszerint, hogy a megmunkáló lézernyaláb önmagában, közvetlenül távolítja el a céltárgy felszínének kicsiny részét, vagy valamilyen segédanyagot használva, közvetve. Az utóbbi években a figyelem az indirekt eljárások felé fordult, hiszen az ezekhez alkalmazott lézerek jóval olcsóbbak, és ipari körülmények között is bizonyítottak már. Ezek közül a legjelentősebb, a legtöbb lehetőséggel és előnnyel kecsegtető technika a lézer indukált hátsó oldali nedves maratás. Az eljárás során a megmunkálandó átlátszó anyag hátsó (az érkező lézerimpulzussal ellentétes) oldalára egy, a lézer fényét erősen elnyelő folyadékot öntenek úgy, hogy az közvetlenül érintkezzen a megmunkálandó felülettel. A lézer fénye ennek a folyadéknak a céltárggyal érintkező vékony rétegében nyelődik el, miközben az erősen felmelegszik, és sok magas nyomású mikrobuborék képződik benne, amelyek egy naggyá állnak össze. A forró folyadék hődiffúzió útján felmelegíti az átlátszó céltárgyat, amely meglágyul, akár meg is olvadhat. Ennek a magas hőmérséklet miatt megpuhult rétegnek egy vékony részét képes a magas nyomású, robbanásszerűen kitáguló buborék okozta visszahatás, ütés eltávolítani. Előzetes vizsgálataink alapján a módszer alkalmas finom, szubmikrométeres struktúrák előállítására is. A kutatómunka során az alábbi feladatokat tűztük ki: kvantitatív összefüggés kidolgozása a maratási sebesség, a reagens és a besugárzó lézer paraméterei között a megmunkálás precíz megtervezhetőségének érdekében, egy modell kidolgozása a maratási folyamat részletes leírására, adott mikro-, nanostruktúrák kialakítása átlátszó anyagok felületén.

4) Lézerek orvosi alkalmazási lehetőségeinek vizsgálata
A lézerek1960-as felfedezésüket követően szinte azonnal megjelentek az orvostudományban is. Már a hatvanas években folytak kísérletek orvosi alkalmazási lehetőségeikkel kapcsolatban, s igen hamar ki is derült, hogy a gyógyítás szinte minden területén nagy hatékonysággal bevethetők. Olyan beavatkozásokat is lehetővé tesznek, melyek a hagyományos eszközökkel, módszerekkel korábban nem voltak megvalósíthatók. Az 1980-as, 90-es évek: kiteljesedett a lézerek orvosi alkalmazása, bebizonyosodott, hogy az emberi szervezet szinte minden szervén, szövetén a különböző típusú lézerekkel rendkívül hatékony és kíméletes módon végrehajtható műtétek végezhetők. Mindez azonban nem jelenti azt, hogy már minden lehetőséget felfedeztek, megvizsgáltak, kiaknáztak volna. Ebben a kutatási témában a cél tehát az, hogy megvizsgáljunk már meglévő alkalmazásokat, hogy megismerjük, tökéletesíthessük őket, illetve hogy új alkalmazási ötleteket tudjunk kidolgozni.
Az egyik konkrét alkalmazási lehetőség, melyet vizsgálni tervezünk a lézeres fogászat, ezen belül a fogfúrás, fogkőeltávolítás.


Kiíró: Dr. Horváth Zoltán (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
Kompakt ellipszométer készítése
Az ellipszometria napjaikban széleskörűen alkalmazott érintésmentes anyagvizsgálati módszer. (Pl: szilárdtestfizikai, ásványtani, biológiai minták vizsgálhatók vele.) Az ipar részéről igény mutatkozik könnyen alkalmazható egyszerű ellipszométerek fejlesztésére.
A hallgató feladata:
- A feladat teljesítése során megismerkedni az ellipszometria alapjaival
- Résztvenni egy kompakt ellipszométer felépítésében, kalibrálásban
- Demonstrálni a készülék használhatóságát egy biológiai objektumon (pl. rózsabogár szárnyán)


Kiíró: Dr. Vinkó József (Tel.: (62) 544-421, E-mail)
1) Gömbhalmazok spektrális energiaeloszlásának mérése
A gömbhalmazok több százezer csillagot tartalmazó sűrű, kompakt csillaghalmazok, melyek életkora általában 10 milliárd év fölött van. A Tejútrendszer és más galaxisok körül több száz gömbhalmazt ismerünk. A munka célja a Tejútrendszer néhány gömbhalmazának szélessávú többszín-fotometriával történő kimérése, a fotometriai adatok alapján az objektumok spektrális energiaeloszlás-görbéinek összeállítása, és ezek összevetése elméleti csillagmodellekkel.
Előképzettség: asztrofizika, csillagászati műszertechnika kurzusok, programozás

2) Közeli galaxisok CCD-felvételeinek adatbázisa
2002 és 2004 között a Piszkéstetői Obszervatórium Schmidt-távcsövével több száz közeli galaxisról készült BVRI-szűrős CCD-felvétel. A mérési program célja egy olyan adatbázis létrehozása, amely olyan digitális felvételeket tartalmaz, melyek térbeli felbontása és minősége alkalmas az ezeken a területeken megjelenő új, tranziens objektumok azonosítására. A szűrőkkel készült felvételek alkalmasak lehetnek a képkivonásos fotometriai technika alkalmazására is. A hallgató feladata a CCD-képek térbeli regisztrációja, kalibrációja és égi koordinátákba történő transzformálása, az adatbázis összeállítása, és egy szupernóva fénygörbéjének kimérése a képlevonásos fotometria alkalmazásával.
Előképzettség: csillagászati műszertechnika kurzusok, UNIX- és IRAF-programozás.

3) Ia-típusú szupernóvák spektrális jellemzőinek analízise
Az Ia-típusú szupernóvák fehér törpecsillagok termonukleáris robbanásából jönnek létre. A tapasztalat szerint a színképeik nagyfokú hasonlóságot mutatnak, ugyanakkor megfigyelhetők az átlagtól vett eltérések is. Ilyenek lehetnek pl. a korai fázisban detektálható nagy sebességű Ca- és Si- vonalak, vagy bizonyos kémiai elemek (pl. C, Ti) megjelenése egyes esetekben. A hallgató feladata a probléma irodalmának tanulmányozása, a meglévő nagy mennyiségű szupernóva spektrum analízise, a spektrális jellegzetességek és egyéb fizikai paraméterek közti korrelációk keresése.
Előképzettség: asztrofizika és csillagászati műszertechnika kurzusok, UNIX- és IRAF-ismeretek, programozás.

4) Szupernóva-robbanások fényváltozásának modellezése
A szupernóva-robbanások során a ledobodó táguló gázfelhőben történő fotontranszport határozza meg a megfigyelhető fényváltozás időbeli lefolyását. Mivel a táguló gázfelhő kezdetben átlátszatlan, a fotonok lassú diffúzióval jutnak ki a felszínre. A későbbiekben a gázfelhő egyre ritkul, a diffúzió gyorsabbá válik, miközben a maradvány egyre hűl, kisugárzott energiája csökken. Ennek az összetett problémának létezik egy közelítéseken alapuló egyszerűsített tárgyalásmódja, melyet diffúziós közelítésnek hívnak. A hallgató feladata az elméleti alapok elsajátítása, egy számítógépes program megírása, amely adott paraméterekből kiszámolja a fénygörbét, valamint ennek alkalmazása az irodalomban található mérési adatokra.
Előképzettség: termodinamika, hidrodinamika, asztrofizika kurzusok, programozás.

5) IIn-típusú szupernóvák kölcsönhatása a csillagkörüli anyaggal
A IIn-típusú szupernóvák körül sűrű csillagkörüli gázfelhő található. Az ebbe belerobbanó szupernóva anyaga beleütközik a gázfelhőbe és mindkettőben egy szuperszónikus terjedésű lökéshullám alakul ki. Bizonyos körülmények között a lökésfrontok által kisugárzott energia nagyságrendekkel felülmúlhatja a szupernóva saját energiakisugárzását. A hallgató feladata a téma irodalmának megismerése, a lökésfrontok mozgását és sugárzását leíró matematikai modell tanulmányozása, az eredmények alapján egy számítógépes program megírása és ennek alkalmazása az irodalomban található mérési adatokra.
Előképzettség: termodinamika, hidrodinamika, asztrofizika kurzusok, programozás.