Tisztelt Hallgatók!

Az alábbiakban olvashatják az Optikai és Kvantumelektronikai Tanszék, illetve a tanszéken működő Lézerfizikai Kutatócsoport kollégái által 5. féléves fizika BSc szakos hallgatók számára meghirdetett projektmunka témák rövid leírásait. Böngésszék kedvükre, s ha valamelyik témát érdekesnek találják kérjük a következőképp járjanak el.
1) Keressék meg a témát kiíró kollégát, s egyeztessék vele, hogy a témakiírás valóban megfelel-e Önöknek, s aktuális-e még. (Amennyiben nem, keressenek új témát, esetleg témavezetőt.)
2) Amennyiben igen, akkor a témevezetőjük fog intézkedni arról, hogy témavezetésével meghirdetésre kerüljön az ETR-ben Projektmunka kurzus.
3) Ha az ETR-ben megjelent a kurzus, vegyék azt fel.

Felhívjuk figyelmüket, hogy
1) a témakiírás elsődleges célja, hogy tájékoztassa Önöket hogy a téma kiírója milyen területen keres hallgatót. Ezért elképzelhető, hogy érdeklődésük esetén a témevezető majd csak egy részfeladat, vagy kisebb probléma megoldását várja el Önöktől.
2) nincs akadálya annak, hogy egy témára több hallgató is jelentkezzen, ennek mérlegelése a témavezető felelőssége,
3) a témavezetőkkel nem egyeztetett kurzusfelvételt a kollégák NEM fogják konfirmálni (tehát témavezetői jóváhagyás nélkül akkor se vegyék fel az ETR-es kurzust, ha az már létezik, mert kurzusfelvételük érvénytelen lesz).

Együttműködésüket köszönjük.

 

Projektmunka 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. Geretovszkyné Varjú Katalin (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
Attoszekundumos impulzusok keltésének kvázi-klasszikus modellje
Nagy intenzitású lézertérben gáz részecskék optikai ionizációja és rekombinációja révén a lézer frekvenciájának sokadrendű felharmonikusai kelthetők. A magasrendű harmonikusok nagy sávszélességét tekintve a keltett sugárzás időben nagyon rövid – attoszekundumos impulzusokat tartalmazhat, megfelelő fázisviszonyok esetén.
A hallgató önálló (magyar és angol nyelvű) irodalmazás, konzultációk, és számolások révén megismerkedhet az attoszekundumos impulzusok keltésének alapjaival.


Kiíró: Dr. Geretovszky Zsolt (Tel.: (62) 544-659, E-mail)
1) Nanoszálak növesztése impulzus lézeres eljárással
Az impulzuslézeres vékonyrétegépítés, avagy angol betűszava után a PLD technika – melyet kutatócsoportunk is aktívan művel – egy kb. két évtizede kutatott eljárás, mellyel jó minőségű vékonyrétegek állíthatóak elő. A módszert az utóbbi években azonban néhány kutatócsoport sikeresen alkalmazta nanoszálak növesztésére is. A projektmunka elsődleges célja a PLD-vel előállított nanoszálak szakirodalmának feltérképezése és feldolgozása. Amennyiben az idő, valamint a hallgató érdeklődése és motiváltsága ezt lehetővé teszi néhány alapkísérlet elvégzése is elképzelhető.

2) Nanorészecskék előállítása szikrakisüléssel
A szikrakisülés lejátszódása során az elektróda anyaga elpárolog és megfelelően választott körülmények között az elektródapárt körülvevő gáztérben nanorészecskék formájában kondenzálódik. A hallgató feladata az lesz, hogy összegyűjtse és megismerje a téma angol nyelvű szakirodalmát és az irodalmak feldolgozásával összefoglalja az eddigi kutatások eredményeit. A motivált hallgató az irodalomfeldolgozáson túl bekapcsolódhat egy szikrakisüléses nanorészecske-generáló kamra tervezésébe és megépítésébe, valamint a kamra elkészültével a részecske előállítás kísérleti feladataiba is.

3) 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.

4) 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)
Törésmutató meghatározása null ellipszométerrel
Az ellipszometria napjaink fontos érintésmentes és roncsolásmentes anyagvizsgálati módszere. A szakdolgozatot megelőző projektmunka során a hallgató megismerkedik az ellipszometria alapjaival, majd összeállít egy null ellipszométernek nevezett ellipszométert, mellyel ismeretlen anyagok törésmutatóját határozza meg.


Kiíró: Dr. Ignácz Ferenc (Tel.: (62) 546-370, E-mail)
Lézer és nem lézer fény terápiás alkalmazásai a mai orvosi gyakorlatban
A fény az UV tartománytól az infravörösig fontos szerepet tölt be napjainkban az orvosi diagnosztikus és terápiás gyakorlatban is. Cél ez utóbbinak mélyebb megismerése egy szűkebb területen legalább. További cél a legújabb lézerek alkalmazhatóságának megismerése, cél területre juttatásának elvi és gyakorlati megvalósítása.


Kiíró: Jójárt Péter (Tel.: (62) 544-420, E-mail)
Optikai asztalok rezgéseinek tanulmányozása
A mechanikai rezgések csillapítása kiemelt fontosságú bármilyen lézeres interferenciát alkalmazó optikai kísérletben, mivel mérési hibát és az interferencia rossz láthatóságát okozzák. A hallgató önálló irodalmazás, konzultációk és kísérletek elvégzése révén tanulmányozhatja az optikai asztalok vibrációs spektrumát.


Kiíró: Dr. Kovács Attila (Tel.: (62) 544-528, E-mail)
1) Gauss-nyaláb paramétereinek mérése
A lézernyalábok csak bizonyos esetekben tekinthetők síkhullámoknak, általános esetben ún. Gauss-nyalábokként írhatók le. A Gauss-nyalábokat jellemző paraméterek: a nyalábnyak, a nyalábnyak helye az optikai tengelyen, és a divergencia szöge. A projektmunka keretében a feladat a fenti paraméterek mérésére a szakirdolomban található módszerek áttekintése, majd a módszerek kísérleti alkalmazása egy hélium-neon lézer nyalábjának vizsgálatánál.

2) Ultrarövid lézerimpulzusok időbeli alakjának mérése interferometrikus autokorrelációval
Az ultrarövid lézerimpulzusok időbeli alakjának meghatározása közvetlenül pl. egy fotodióda segítségével nem lehetséges a fotodióda „lassúsága” miatt. A fény hullámtulajdonságát kihasználva, több interferometrikus módszert is kidolgoztak e célra. A projektmunka keretében egy interferometrikus autokorrelátort kell megépíteni, ami lényegében egy Michelson-interferométer, melynek az egyik tükrét rezgetjük. Az interferométer kimeneténél elhelyezett lencsével az interferométer két karjából érkező, egymáshoz képest kissé késleltetett impulzusokat ráfókuszáljuk egy nemlineáris fotodiódára. A fotodióda által detektált interferenciás jelből egy számítógépes program segítségével meghatározzuk az impulzus időbeli alakját.


Kiíró: Dr. Smausz Kolumbán Tomi (Tel.: (62) 544-657, E-mail)
Lézeres áramlás-mérés és modellezés
Ha CCD kamerával figyelünk egy lézerfénnyel megvilágított érdes (szóró) felületet, akkor a kamera a valódi kép helyett egy szemcsés szerkezetű interferenciaképet lát. Amennyiben a megfigyelt tárgy egy szóró részecskéket tartalmazó áramló folyadék, akkor a kamera egy időben változó interferenciaképet detektál: az expozíciós idő és az áramlási sebesség függvényében a kapott kép bizonyos mértékben elmosódik (lecsökken a kontrasztja). Ideális esetben az interferenciakép kontrasztja és az áramlási sebesség között jól meghatározott összefüggés van. A valódi mérések (pl. véráramlás mérés) során azonban az áramló részecskékről szóródott fény mellett a mozdulatlan felszínről, valamint a felszín alatt levő egyéb mozdulatlan részecskékről visszaszórt fény is hozzájárul az interferenciakép kialakulásához. Fő célunk ezen hatások csökkentése, lehetőleg teljes kiküszöbölése a mérési módszer megbízhatóságának növelése céljából. Az eljárás egyik gyakorlati alkalmazási területe a különböző szövetek véráramlásának mérése, ahol további megoldandó problémát jelenthet a vizsgált terület elmozdulása (pl. remegés bőrszöveti mérések esetén).
Feladatok: szakirodalmazás, modell-kísérletek végzése szuszpenziós oldatokkal, a megvilágító és leképező rendszer különböző jellemzőinek vizsgálata, áramlásmérés bőrfelületen, kísérleti eredmények összevetése lézer-Doppleres mérésekkel.


Kiíró: Dr. Vinkó József (Tel.: (62) 544-421, E-mail)
1) Távolságmérés Ia-típusú szupernóvákkal
Az Ia-típusú szupernóvák fehér törpecsillagok termonukleáris robbanásából jönnek létre. A tapasztalat szerint maximális fényességükből és a fényváltozás időbeli lefolyásából következtetni lehet a távolságukra. A hallgató feladata a téma irodalmának áttekintése, a távolságmérés elvi alapjainak megértése és szimulált fénygörbék alapján történő szemléltetése.

2) Szupernóvák spektrális osztályozása
A szupernóva-robbanások színképük alapján különböző osztályokba sorolhatóak. Az egyes osztályok általában aszerint különülnek el, hogy mi volt a felrobbanó objektum, de e tekintetben vannak még nyitott kérdések. A hallgató feladata a probléma irodalmi áttekintése, a spektrálklasszifikációt szolgáló szoftverek megismerése, és azok alkalmazása korábban elvégzett mérésekre.