Program Archive of the Ortvay Seminar Series 2012 Fall

2012. szeptember 27. , csütörtök, 15:10-kor

Kürti Jenő (ELTE, Biológiai Fizika Tanszék)

"Mit tudhatunk meg Raman-spektroszkópiával a szén nanocsövekről illetve a grafénről"

Kivonatos ismertetés:

A szén nanocsövek és a grafén napjaink „sztár” anyagai közé tartoznak, s mint ilyenek, azt gondolom jól ismertek a fizikusok körében. Éppen ezért az előadásban csak rövid általános bevezetőt adok róluk. Tulajdonságaikat sokféle kísérleti módszerrel vizsgálják, közülük az egyik legfontosabb a Raman-spektroszkópia. Ezzel a rugalmatlan fényszórásos módszerrel alapvetően az adott anyag rezgési spektruma vizsgálható, és ez a spektrum az egyszerű esetekben független a gerjesztő lézer frekvenciájától. Más a helyzet, ha akár a bejövő, akár a kimenő foton energiája rezonanciába kerül egy valódi elektronátmenettel, ahogy az a szén nanocsövek és a grafén esetében be is következik. Ilyenkor különböző lézerfrekvenciákon fölvéve a Raman-spektrumot nemcsak a rezgési tulajdonságokról, hanem az elektronszerkezetről is kapható – nem is akármilyen – információ. Ezekre szeretnék példákat mutatni részben irodalmi, de nagyrészt saját eredményeink alapján. A Raman-spektrum négy részére fogok koncentrálni: a csak a nanocsövekre jellemző ú.n. lélegző módusra, a grafén (és a grafit) legfontosabb rezgési sávjára, az ú.n. G-sávra, valamint egy különleges sávra, a rendezetlenség által indukált ú.n. D-sávra és annak „felharmonikusára”.


2012. október 4. , csütörtök, 15:10-kor

Vattay Gábor (ELTE, Komplex rendszerek Fizikája Tanszék)

"Kvantumbiológia: biológiai rendszerek a klasszikus és kvantum világ határán"

Kivonatos ismertetés:

A több pikoszekundumon keresztül tartó kvantum koherencia felfedezése szobahőmérsékletű fotoszintetizáló komplexekben 2009 óta izgalomban tartja a vegyészeket, biológusokat és fizikusokat. Azóta számos más "nedves és meleg" biológiai rendszerben is megtalálták a kvantum koherencia nyomait. Például a vándormadarak mágneses tér látásának mechanizmusában és az alacsonyabb és magasabb rendű állatok szag érzékelésében. Előadásomban először a kísérleti eredményeket és az elméleti magyarázatokat foglalom össze majd bemutatom a lehetséges kihatásokat az agy és a tudat, a Turing elvet meghaladó számítógépek, és a biológiai molekulák vezetése területén és ismertetem Stuart Kauffmannal közös eredményeinket is, melyeket a Lockheed Martin támogatásával a Vermont Egyetemen töltött alkotói szabadságom ideje alatt értünk el.


2012. október 11. , csütörtök, 15:10-kor

 

"Németh Judit köszöntése"

Kivonatos ismertetés:

Levezető elnök:  Nagy Károly
Előadók:  Csernai László
   Fái György
   Kroó Norbert
   Lévai Péter
   Papp Gábor

 

 


2012. október 18. , csütörtök, 15:10-kor

Gubicza Jenő (ELTE Anyagfizikai Tanszék)

"Rácshibák nanokristályos anyagokban"

Kivonatos ismertetés:

A száz nanométernél kisebb szemcsemérettel rendelkező, ún. nanokristályos anyagok fizikai tulajdonságai jelentősen eltérnek a hagyományos, durvaszemcsés anyagokétól, ami megalapozta az irántuk tanúsított nagy érdeklődést. Mivel a nanoszemcsés anyagok tulajdonságait jelentősen befolyásolja a bennük található rácshibák (vakanciák, diszlokációk, rétegződési hibák, szemcsehatárok) típusa és mennyisége, ezért ezek vizsgálata kiemelt fontosságú. Az előadás célja, hogy áttekintést adjon a nanokristályos anyagok előállítási körülményei, rácshiba szerkezete és mechanikai tulajdonságai közötti kapcsolatról. Bemutatásra kerül, hogy az anyag olvadáspontja, rétegződési hiba energiája és szennyező tartalma hogyan befolyásolják a rácshiba szerkezetet és annak termikus stabilitását.


2012. november 8. , csütörtök, 15:10-kor

Thomas Rauscher (University of Basel, Switzerland, MTA vendégprofesszor, ATOMKI, Debrecen)

"The p-Nucleus Puzzle"

Kivonatos ismertetés:

The origin of the intermediate and heavy elements beyond Fe has been a long-standing, important question in astronomy and astrophysics. The neutron capture s- and r-processes synthesize the bulk of those nuclei. While AGB and massive stars were found to contribute to the s-process, the site of the r-process still remains unknown. Moreover, a number of naturally occurring, proton-rich isotopes (the p-nuclei) cannot be made in the s- and r-processes. Although their natural abundances are tiny compared to isotopes produced in neutron-capture nucleosynthesis, their production is even more problematic. The long-time favored process, photodisintegration of material in the O/Ne-shell of a massive star during its final core-collapse supernova explosion, fails to produce the required amounts of p-nuclei in several mass ranges. Several alternative sites have been proposed but so far no conclusive evidence has been found to favor one or the other. Further important uncertainties stem from the reaction rates used in the modeling of the thermonuclear burning. This raises the interesting question whether improved nuclear physics may (fully or partially) cure the current model deficiences. Investigations in astrophysical and nuclear models, together with various "observational" information (obtained from stellar spectra, meteoritic inclusions, and nuclear experiments) comprise the pieces which have to be put together to solve the puzzle of the origin of the p-nuclei. It is an excellent example for the multifaceted, interdisciplinary approaches required to understand nucleosynthesis.


2012. november 15. , csütörtök, 15:10-kor

Cserti József (ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék)

"Kvantumos nanorendszerek: normál-szupravezető hibridek, spintronika, grafén, topológikus szigetelők ..."

Kivonatos ismertetés:

A nanofizikai rendszerek kvantumos viselkedésének tanulmányozása ma már a fizika egy új területévé nőtte ki magát. Az elmúlt években végzett kutatásaim e területhez kapcsolódnak. Kezdetben a normál-szupravezető rendszerekben fellépő Andrejev-állapotok vizsgálatával foglalkoztam. Ezt követően a spin-szadadsági fokok kontrollását célul tűző spintronika területén végeztem kutatást. A grafénnel kapcsolatos kutatásaimat a 2007-ben publikált első cikkemmel kezdtem el, és jelenleg is aktívan művelem. A jővőbeni terveim közt szerepel a topológikus szigetelők és szupravezetők tanulmányozása. Előadásomban a fenti témakörökről szeretnék egy rövid áttekintést adni. 


2012. november 22. , csütörtök, 15:10-kor

Niedermayer Ferenc (Institute for Theoretical Physics, University of Bern, CH)

"Theta-vákuum a 2 dimenziós O(3) modellben"

Kivonatos ismertetés:

A topológikus töltés alapvető fontosságú a QCD alacsonyenergiás tulajdonságainak megértésében. A 2-dimenziós O(3) szigma modell a topológikus töltés szempontjából is hasonlít a QCD-re. A numerikus szimulációk szerint nem-triviális theta-vákuum effektusok lépnek fel a modellben. Érdekes módon -- a diszlokációk dacára -- minden 0 ≤ theta ≤ π érték különböző folytonos elméletet eredményez.

 


2012. november 29. , csütörtök, 15:10-kor

Bíró László Péter (MTA-TTK MFA, Nanoszerkezetek Osztály; Korean-Hungarian Joint Laboratory for Nanosciences)

"Grafén: kémiai leválasztás, szemcsehatárok és atomi léptékű megmunkálás"

Kivonatos ismertetés:

Az egyetlen atom vastag grafén kísérleti megvalósítása [i] erőteljes hatásokat gyakorolt a nanoszerkezetek kutatási irányaira, amit mi sem igazol jobban, mint a 2011-ben ezen a területen publikált 6000 tudományos folyóiratcikk (Web of Science). A 2010. évi Fizikai Nobel Díj csak megerősítette azt a vélekedést, hogy új utak nyílnak az atomi skálán megtervezett tulajdonságú anyagok felé.

 

Az alapkutatások terén történt előrelépésen túl a grafén számos izgalmas alkalmazással is kecsegtet az egyetlen atom vastag nanoelektronikától [ii], a különféle kompozitokon át a génszekvenálásig [iii]. Szinte valamennyi alkalmazásnak előfeltétele:

  • grafén előállítás nagy felületen

  • jó minőségű és jól jellemzett rétegben.

Hasonlóan a húsz évvel ezelőtt történtekhez a szén nanocsövek (CNT) előállítása terén [iv] a nagy felületű grafén előállításnak legígéretesebb módszere a kémiai leválasztás (CVD) [v]. A CVD folyamat során a véletlenszerű nukleáció és szemcsenövekedés ma még általában véletlenszerű szemcsehatár-szerkezetekhez vezet. A szemcsehatárok erőteljes befolyást gyakorolnak az elektromos transzportra [vi]. Megkerülhetetlen ezeknek a szemcsehatároknak az atomi léptékű jellemzése: HRTEM [vii], AFM [viii], STM [ix] és számítógépes szimuláció [x] segítségével. A pásztázószondás módszerek lehetőséget nyújtanak a transzfer nélküli jellemzésre a CVD növesztés során alkalmazott Cu felületén, ezzel szemben, a transzfer és az elektron besugárzás (HRTEM-ben) során a szemcsehatárok módosulhatnak.

Egy másik, ugyancsak a CVD növesztés során beépülő kiterjed hiba a "nanoráncok" (nanowrinkles), amelyek a növesztés során a Cu szubsztrát felszínén kialakuló lépcsőszerkezet [xi] következményei. A nanoráncok még az atomi simaságú csillám felületre történő grafén transzfer után is megmaradnak és befolyásolják az elektromos transzportot [xii] valamint az elektronszerkezetet [xiii]. Polarizált fényben végzett optikai mikroszkópia alkalmazásával olyan új módszert fejlesztettünk ki, amely lehetőséget kínál a nanoráncok orientációjának gyors és szennyeződés mentes feltérképezésre [xiv].

Végül, de nem utolsó sorban szükséges a grafén atomi léptékű megmunkálása meghatározott kristálytani irányok szerint, például pásztázó alagútmikroszkópos litográfia (STL) alkalmazásával [xv]. A HOPG felszínén végzett megmunkálás lehetőséget ad az egyetlen atomi rétegben történő nanoarchitektúrák [xvi] kialakítására STL-lel, azonban a kész nanoarchitektúra áthelyezése egy szigetelő felületre nagy kihívásokat hordoz magában. Két irányban lehetséges továbblépni, vagy magán a szigetelőn létrehozni a nanoarchitektúrát [xvii], vagy CVD grafénban kialakítani a nanoarchitektúrát, ami megkönnyíti a hordozó és nanoarchitektúra kémiai szétválasztását. A CVD grafénban végzett STL kihívásai és a lehetséges megoldásai is tárgyalásra kerülnek.

i K. S. Novoselov et al., Science, 2004, 306, 666-9.
ii Y.-M. Lin, et al., Science, 2011, 332, 1294-1297.
iii Z. S. Siwy and M. Davenport, Nature nanotechnology, 2010, 5, 697-8.
iv A. Fonseca, et al., Applied Physics A, 1998, 67, 11-22.
v X. Li, et al., Science, 2009, 324, 1312-4.
vi Q. Yu, L. et al., Nature materials, 2011, 10, 443-9.
vii P. Y. Huang, et al., Nature, 2011, 469, 389-92.
viii P. Nemes-Incze, et al., Applied Physics Letters, 2011, 99, 023104-1-023104-3.
ix L. Tapasztó, et al., Applied Physics Letters, 2012, 100, 053114-1-053114-4.
x G. I. Márk, et al., Physical Review B, 2012, 85, 125443-1-125443-9.
xi J. M. Wofford, et al., Nano letters, 2010, 10, 4890-4896.
xii G.-X. Ni, et al., ACS nano, 2012, 6, 1158-64.
xiii L. Tapasztó, et al., Nature Physics, 2012, 8, 739-742.
xiv K. Kertész, et al., Applied Physics Letters, 2012, 100, 213103-1-213103-5.
xv L. Tapasztó, et al., Nature nanotechnology, 2008, 3, 397-401.
xvi G. Dobrik, et al., Nanopages, 2012, 7, 1-7.
xvii P. Nemes-Incze, et al., Nano Research, 2010, 3, 110-116.


2012. december 6. , csütörtök, 15:10-kor

Petreczky Péter (Brookhaven National Laboratory, USA)

"Rács QCD és az erősen kölcsönható anyag"
/2012-es Zimányi Nehézionfizikai Téli Iskolával közös előadás/

Kivonatos ismertetés:

Normál körülmények között az erősen kölcsönható elemi részecskék, kvarkok és gluonok, nem észlelhetők szabad állapotban hanem csak a hadronok (proton, neutron, pion stb.) belsejében bezárva. Nagyon magas hőmérsékleten (100 milliószor nagyobb mint a Nap belsejében), illetve nagy sűrűségeken az erősen kölcsönható anyag átalakul egy új állapotba, ahol a szabadsági fokok hadronok helyett kvarkok és gluonok lesznek. Ezt az új anyagállapotot kvark-gluon plazmának hívják. Az erős kölcsönhatás elmélete a kvantum színdinamika (QCD) numerikus megfogalmazása véges tér-idő rácson rács QCD néven ismert, és ezen diszkretizált elmélet numerikus megoldása elvben lehetővé teszi a kvark-gluon plazma részletes elméleti vizsgálatát. A számítógépek látványos fejlődésének köszönhetően az elmúlt néhány évben jelentős előrelépés történt ezen a téren, és a kvark-gluon plazma számos tulajdonságát sikerült megismerni.

 


2012. december 13. , csütörtök, 15:10-kor

"Tájékoztató és fórum a megújuló fizikatanári képzésről és az új természettudományi kerettantervekről"

Előadók:

  • Csépe Valéria egyetemi tanár, az MTA főtitkárhelyettese
  • Derényi Imre egyetemi tanár, a Fizikai Intézet oktatási igazgatóhelyettese
  • Honyek Gyula vezető tanár, a fizika kerettantervek OFI-változatának szakértő-szerzője
  • Juhász András egyetemi docens, a fizika kerettantervek MTA-változatának szakértő-szerzője

 

Az előadók a 20-20 perces előadásokat követő kb. 40 perces konzultáció során válaszolnak a helyi tantervek készítéséhez kapcsolódó felvetésekre.

A rendezvény egyben negyedik állomása az Eötvös Loránd Fizikai Társulat fórumsorozatának, amelyet novembertől kezdődően szervez az ország több városában a természettudományi helyi tantervek elkészítésének támogatására.


2012. december 20. , csütörtök, 15:10-kor

Horváth Dezső (MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont)

"A Higgs-bozon az LHC-nál: megvan?"

Kivonatos ismertetés:

A CERN Nagy Hadronütköztetője (LHC) a Világ legnagyobb részecskegyorsítója. Két óriási együttműködése, a sok ezer fizikus részvételével épült CMS és ATLAS kísérlet fő célja a Higgs-részecske kimutatása nagy energiás protonok ütközéseiben. A részecskefizika általánosan elfogadott és az elmúlt 40 év alatt sokszorosan igazolt elmélete, a Standard Modell valamennyi alkatrészét sikerült megfigyelni és tanulmányozni a Higgs-bozon kivételével. 2012 közepére mind a CMS, mind az ATLAS megfigyelt 125 GeV tömegérték környékén a Higgs-bozon elméletileg megjósolt tulajdonságaival rendelkező új részecskét, és a megfigyelést a 2012 második felében gyűjtött további adatok megerősítették. Az előadás az eddigi eredményeket fogja ismertetni.