A szilárdtestfizika egyik legaktívabban kutatott, újdonságnak számító területén alapíthat az Akadémia által támogatott kutatócsoportot a TTK fizikusa.

„Az MTA Lendület szakmai pályázata fontos mérföldkő egy kutató itthoni tudományos pályafutásában: saját szakértői csoportot alapíthat, és bebizonyíthatja, hogy képes egy nagy projektet sikerre vinni. Bízom benne, hogy a most létrehozott kutatói gárda a pályázati időszak végére hazánkban és nemzetközi berkekben igazolja szakmai hozzáértését, és folytathatja a munkát a program lezárása után is” – árulta el a bme.hu-nak adott interjúban Makk Péter, a BME Természettudományi Kar (TTK) Fizikai Intézet Fizika Tanszékének docense, a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Lendület Fiatal Kutatói Programjának egyik idei műegyetemi kiválasztottja. Makk Péter támogatottként elnyerte a jogot, hogy „Szintetikus korrelált fázisok hangolása van der Waals heterostruktúrákban” című kutatási tervével Lendület-kutatócsoportot alakítson „Correlated van der Waals Structures Momentum Research Group/Korrelált van der Waals struktúrák Lendület kutatócsoport” néven. (2021-ben az MTA Lendület Fiatal Kutatói Programján támogatást nyert és kutatócsoportot alapíthat továbbá Kövesdi Balázs Géza, a BME Építőmérnöki Kar (ÉMK) Hidak és Szerkezetek Tanszék egyetemi docense is, aki az „Újgenerációs acélhidak elmélete” című kutatási tervével vívta ki az Akadémia elismerését. A program eredményhirdetéséről a bme.hu egy korábbi írásában tudósított – szerk.)

Makk Péter kutatásaiban az új kétdimenziós anyagok, kristályok kutatásával foglalkozik: ezek egymásra helyezésével új, az elektronok közötti kölcsönhatáson alapuló, egzotikus fázisok hozhatók létre, amelyeket a műegyetemi kutató elektromos mérésekkel tanulmányoz. „Pár éve derült fény arra, hogy két kétdimenziós kristály egymásra helyezésekor a kialakuló anyag tulajdonságaira komoly hatással van a két kristály egymáshoz való elforgatási szöge. Talán az egyik leghíresebb példa erre a grafén esete: két grafén réteg egymásra helyezésével egy ún. ’mágikus csavarási szögnél’ a létrejövő kétrétegű anyag szupravezetővé válik. Érdekfeszítő, hogy ez csak egy szűk szögtartományban, körülbelül 0.5 fokon belül történik meg. A szakemberek azóta arra is rájöttek, hogy ezekben a rendszerekben az elektronok kölcsönhatásának is fontos szerepe van és újszerű mágneses fázisokat is felfedeztek hasonló rendszerekben. Ez azért is izgalmas, mert Magyarországon és a BME-n egyaránt nagy hagyománya van az elektronok közötti kölcsönhatások kutatásának, a képzésünk során is sokat tanultunk és tanítjuk a hallgatókat ebben a témában. A Lendület program keretében megalapítandó kutatócsoportom célja ilyen új, ún. csavart 2D szerkezetek létrehozása, ezek új technikákkal való hangolása (például a rétegek távolságának hangolása nyomással), és ezen szerkezeteken elektromos mérések végzése. A várt eredményektől azt reméljük, hogy a vizsgálataink közelebb visznek majd a kölcsönható elektronrendszerek viselkedésének megértéséhez” – beszélt a tudományos kutatási munkája lényegéről Makk Péter.

Makk Péter Lendület pályázatának grafikus összefoglalója. A 2D kristályokból összeállított csavart heteroszerkezeteket elektromos mérésekkel vizsgálja a kutatócsoport a közeljövőben. A képen a szürke kristályok grafént, míg a kék kristályok hBN-t (hexagonális bór nitrid) szimbolizálnak. A két oldalsó sárga elektróda a transzport méréseket teszi lehetővé, míg az alsó narancssárga és a felső szürke kapu elektródák az elektronsűrűség hangolását szolgálják. A mérések során a szerkezet tulajdonságait nyomással (zöld nyíl), mechanikai feszültséggel (kék nyíl) és kapuelektródákkal tervezik hangolni. (Kép forrása: Fülöp Gergő, BME TTK Fizika Tanszék)

A TTK fizikusa terveinek komoly alapkutatási jelentősége van. Elemzései hozzájárulhatnak a korrelált elektronrendszerek (pl. magas hőmérsékletű szupravezetők) viselkedésének megértéséhez, továbbá ezekkel a módszerekkel új anyagtípusok is létrehozhatók. Távolabbra tekintve, a kutatócsoport következtetéseit akár a jövőbeli elektronikai eszközök tervezéséhez is felhasználhatják.

Makk Péter a szilárdtestfizika egyik legaktívabban kutatott, újdonságnak számító területét választotta, ahol csak az elmúlt 3-4 évben történtek meg az első igazán jelentős felfedezések. A kutatási berkekben „forrónak” számító témában szinte hetente jelennek meg tudományos publikációk olyan jelentős impakt faktorú folyóiratokban, mint a Nature és a Science. „Ez egyfelől azt mutatatja, hogy a téma nagyon izgalmas, nagy érdeklődésre tart számot, ám a verseny is komoly ezen a területen. Szerencsére van 1-2 olyan egyedi technikánk, amivel újat tudunk mutatni a témában, és további tudományos ’előnyre’ tehetünk szert azzal, hogy lehetőségünk nyílik az együttműködésre, közös kísérletek végrehajtására e terület komoly reputációval rendelkező nemzetközi szereplőivel együttműködésben” – ecsetelte a választott kutatási téma népszerűségét és elismertségét Makk Péter.

A Lendület programra tervezett elemzések szervesen kapcsolónak Makk Péter korábbi sikeres Bolyai és Marie Curie ösztöndíjas kutatásaihoz és OTKA pályázataihoz. Posztdoktori kutatásai kezdete óta nagyrészt 2D anyagokkal foglalkozik és csavart szerkezetekkel is folytatott már vizsgálatokat. Kutatótársaival az elmúlt években kifejlesztettek olyan egyedi konfigurációkat, mint a nyomáscella rendszer, amelynek részletei a tervezett kutatások alapjául is szolgálnak.

A műegyetemi fizikus a sikeres tudományos pályázatok mellett külföldi vendégelőadóként és más kutatócsoportok tagjaként is szert tett tapasztalatra. 5 évig posztdoktori kutató volt Svájcban, 4 éve tért haza alma materébe. Tagja volt Csonka Szabolcs MTA-BME Lendület Nanoelektronika Kutatócsoportjának, és saját pályázata benyújtásával megvárta, amíg elképzeléseit egy jól kidolgozott, koherens tudományos kutatási tervként tudja prezentálni.

Makk Péter kutatócsapata jelenleg 1 senior és 2 posztdoktori kutatóból, továbbá 3 doktoranduszból és 1 mester hallgatóból áll. Az ELTE-ről Kormányos Andor szenior kutatóként támogatja a projektet elméleti segítséggel. Szintén tag Tóvári Endre és Balogh Zoltán, akik korábban a TTK Fizika Tanszéken posztdoktori minőségben végzeték feladataikat. A csoport 3 fizikus PhD-hallgatója: Szentpéteri Bálint, Márffy Albin és Kedves Máté. Mellettük Makk Péter számít a tanszék munkatársaira, különösen Halbritter András és Csonka Szabolcs sokrétű szakmai tapasztalataira, továbbá a kísérletekhez szükséges egyedi eszközöket a tanszék mechanikai műhelyében szeretné legyártani. Zaránd Gergelyre és az Elméleti Fizika Tanszék szakembereire az elektronok kölcsönhatása kapcsán szerzett tapasztalatuk miatt számít Makk Péter.

„Bevallom, meglepett az eredmény. Nem számítottam rá, hogy első alkalommal benyújtott pályázatomat támogatásra érdemesnek véli a bírálatot végző zsűri. Általában többszöri próbálkozás és a kutatási terv pontosítása után jutnak el a szakemberek oda, hogy elgondolásuk sikert arat a Lendület programon. Szerencsés vagyok, hogy elképzeléseimet már rögtön siker koronázta, és bízom benne, hogy a mostani program eredményei több évre megalapozzák azt a kutatási irányvonalat, ahol a pályám során még inkább ki szeretnék teljesedni” – zárta a bme.hu-nak adott interjút Makk Péter.

TZS-HA

Fotók forrása: mta.hu / Szigeti Tamás, Fülöp Gergő, BME TTK Fizika Tanszék