Igen eredményes „félidőt” zárt az MTA-BME Lendület Magneto-optikai Spektroszkópia Kutatócsoport.

„A Lendület és a hozzá hasonló pályázatok egyik hozadéka, hogy rákényszerítik a kutatót a világosan megvalósítható célok végiggondolására; mozgásban tartanak és nem engedik, hogy belesüppedjünk egyetlen kutatási területbe” – fogalmazott Kézsmárki István, a BME Természettudományi Kar Fizika Tanszék egyetemi tanára, az MTA-BME Lendület Magneto-optikai Spektroszkópia Kutatócsoport vezetője. Az MTA Lendület-programjára támaszkodva a tudós 2014 augusztusában indította el fiatal kollégáiból és diákjaiból álló kutatócsoportját.

A csoport tevékenysége három fő területre bontható: a maláriadiagnosztikai módszerek fejlesztésére, az ún. egzotikus mágneses anyagok vizsgálatára, valamint a mesterségesen létrehozott kristályok kutatására.

A maláriakutatások eredményeképpen olyan berendezést alkottak, amely polarizált fénnyel mutatja ki a kórokozók által létrehozott mágneses kristályokat. A műszer 2016-ban elnyerte a Svéd Kereskedelmi Akadémia Gran Prize díját. A kutatások egy korábbi fázisáról a bme.hu is beszámolt.

„Az eszközt először a tanszéki vegyész kollégák által szintetizált kristályokkal teszteltük” – idézte vissza a kutató. „Ezek az ún. hemozoin kristályok a maláriával fertőzött betegek vérében termelődnek. Nagyon kis mennyiségben – egymilliomod részben – megjelenő kristályok jelenlétét is ki tudtuk mutatni. Ezt követően maláriaparazita kultúrákon végeztünk kísérleteket ausztrál kollégáinkkal együtt, hogy meggyőződjünk az eszköz kivételes érzékenységéről, majd egérkísérletekkel is igazoltuk, hogy a fertőzést az általunk fejlesztett eszköz igen korai stádiumban ki tudja mutatni. Az i-re a pontot a thaiföldi Mahidoli Egyetem kutatókórházában szervezett klinikai teszt tette fel, amelyet Orbán Ágnes kollégám végzett – aki egyébként ez irányú kutatásaiért idén Pro Progressio doktoranduszi ösztöndíjat is kapott. Negyven pácienstől levett vérmintákat megvizsgálva azt találta, hogy ha a beteg egymillió vörösvértestjéből egyetlenegy fertőzött, az eszköz ezt már képes kimutatni.”

A csoport jelenleg ausztrál kutatókkal dolgozik együtt, akik közel ezer vérmintát gyűjtöttek Pápua Új-Guineában. E mintákat a közeljövőben az Országos Epidemológiai Központ Parazitológiai Osztályával együttműködésben szándékoznak megvizsgálni. Az újabb teszt jelentősége, hogy egyrészt most egy másik kontinensről származó maláriatörzzsel fertőzött minták állnak rendelkezésükre, másrészt ez egy statisztikailag jóval nagyobb minta. „Eljutottunk arra a pontra, ameddig egy fizikus munkája tart: kész az eszköz, kész a technológia. Innentől arra a mérnöki munkára van szükség, amelynek révén a termék kisebb, olcsóbb, és ezáltal piacképesebb lesz. Közel egy éve keresett meg minket a Bosch indiai képviselete, hogy a technológiát megvásárolja továbbfejlesztésre vagy gyártásra. Erre nyitottak vagyunk, már csak azért is, mert egy kis magyar cég nem lenne képes a Föld nagy maláriafertőzött régióit ellátni a szükséges mennyiségű eszközzel. Az ötlet és know-how ilyen módon történő értékesítése segítheti további munkánkat és komoly hasznot hozhat az egyetem számára is (a közeljövőben kezdi meg működését az MTA és a BME által létrehozott, Közép-Európában egyedülálló malárialabor, amelyről a bme.hu is beszámol majd – szerk.)."

A kutatók másik nagy tématerülete az optikai egyenirányítás, tehát olyan anyagok fejlesztése, amelyek egyik irányból átengedik, a másikból elnyelik a fényt. E fejlesztésnek az optikai szálak alkalmazásánál lehet jelentősége, hiszen ezen optikai egyenirányítók egy modern, jól integrálható megoldást jelentenének arra, hogy az optikai hálózatoknál a jelek ne verődjenek vissza a vevőtől az adóban (a kutatásról korábban a bme.hu is beszámolt – szerk.).

„Sok anyagcsaládot megvizsgáltunk és meglepően sokszor tapasztaltuk ezt az ún. optikai dióda effektust. Szaller Dávid kollégámmal azt elemeztük, hogy ha ismerjük egy kristályban az atomi pozíciók valamint mágneses momentumok rendjét, amelyek együtt adják az egész kristály szimmetriáját, akkor viszonylag egyszerű számításokkal meg lehet mondani, mely kristályok viselkedhetnek optikai egyenirányítóként. Ezeknél az anyagoknál a mágneses rendeződés sok esetben alacsony hőmérsékleten következik be, ezért ezeket még nem lehet beépíteni szobahőmérsékleten működő eszközökbe.”

A mesterségesen létrehozott kristályokkal, ún. metaanyagokkal kapcsolatos kutatások a csoport harmadik területét jelölik, és természetesen kapcsolódnak az előzőkhöz. „A kristályok atomokból, atomcsoportokból periodikusan létrejött mintázatok. Ha egy atomcsoport helyett párologtatással létrehozunk egy szigetet, például egy aranygöböcskét, és ezen szigetekból periodikusan ismétlődő mintázatot építünk, akkor úgynevezett metaanyagokat kapunk. Ha a szóban forgó szigeteket mágneses anyagból készítjük, mesterségesen állíthatunk elő olyan multiferroikus anyagokat, amelyek már szobahőmérsékleten is képesek lehetnek optikai egyenirányításra, és már kis mágneses térben is kapcsolható lenne fényelnyelő és átlátszó irányuk. A fenti metaanyagokhoz hasonlatos szuperkristályokat a természet maga is létrehoz. Már elbírálás alatt állt a Lendület pályázatunk, amikor megkezdtük a mágneses skyrmionok kutatását. Ezek olyan nanométeres mágneses objektumok, amik bizonyos kristályokban egy mágneses szuperrácsot formálnak. Bár ezen irányú kutatásaink a Lendület pályázatunk célkitűzéseiben még nem szerepeltek, ma már a skyrmionok vizsgálata az egyik legdinamikusabban fejlődő kutatási területünk.”

A kutatócsoport a Lendület program keretében vállalt feladatok teljesítésében nagyon jól áll, és sikeres közlemények egész sora található mögöttük: közel harminc cikket publikáltak neves folyóiratokban. „Nagyon ütőképes kutatói gárdát sikerült összekovácsolni” – hangsúlyozta Kézsmárki István. „Tizenkét ember jelenti a kemény magot, de szerencsére sereglenek hozzánk a fiatal tehetségek. Van külföldi PhD hallgatónk is, egy prágai fiatal fizikus. Az Akadémia posztdoktori ösztöndíjával nálunk kutat Pukáncsik Mária tudományos munkatárs, akinek biológiai szaktudása elsősorban a maláriakutatásokat segíti. A karok közötti átjárhatóságot jelzi, hogy Molnár Petra vegyészkaros biomérnök hallgató a mesterdiplomáját készítette nálunk, amelynek során részt vett az antimaláriás gyógyszertesztekben is. Bízom benne, hogy doktoranduszként is kitart a maláriakutatás mellett. Tavaly egy kollégánk kapott PhD fokozatot és folytatta kutatói pályáját Japánban, idén hárman fognak doktori fokozatot szerezni. Mindannyiuk kapott már ajánlatot posztdoktori állásra jónevű egyetemekről. Folyamatosan szükségünk van a fiatal kiválóságokra.”

„Ha úgy alakulna, hogy a Lendület-programnak nem lesz folytatása az egyetemeken, az komoly dilemma elé állítaná a program keretében hazatérő vagy itthon maradt kutatókat, hiszen a Pálinkás József alapította Fiatal Kutatói Program olyan kutatási feltételeket biztosít, amelyek szinte versenyképesek a nyugati vagy az ázsiai kutatóhelyek körülményeivel. Ám az igények általában nem szoktak leépülni, ezért egy ilyen változás radikális következményekkel járhat: vagy más területre, vagy más intézményekbe mennének el a kutatók.”

HA - TJ

Fotó: Takács Ildikó