CT - Csopa Tudás: A nanoszenek elektrodinamikájának elméleti vizsgálata és alkalmazásai

Mindig öröm, ha hazai kutatók új tudományos eredményeiről számolhatunk be a Csopamedia blogban. Ezúttal Márk Géza (MTA Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet Nanoszerkezetek laborja) leveléből idézünk, s egyben a témában rendezett szakmai konferenciára is felhívjuk olvasóink figyelmét.

2016. október 11-én kedden az MTA Csillebérci Telephelyén (régi nevén KFKI Telephely) rendezzük a Faemcar EU Pályázat záró konferenciáját, orosz, fehérorosz, ukrán, belga - és természetesen magyar - kutatók részvételével (részletes program itt). 

Kulturális szempontból a Faemcar pályázat azért különleges, mert az EU azon pályázatainak sorába illeszkedik, amelyet a 2010-es években kifejezetten a volt szovjet- és az EU országok közötti tudományos együttműködés előmozdítása érdekében hoztak létre. Ebben a pályázatban békésen és eredményesen együtt dolgoznak olyan országok kutatói, amelyek egyébként félig-meddig háborúban állnak egymással.

A Faemcar rövidítés a "Fundamental and Applied Electromagnetics of Nano-Carbons" (A nanoszenek elektrodinamikájának elméleti vizsgálata és alkalmazásai). A pályázat indítását az indokolta, hogy mint korábbi elméleti és kísérleti vizsgálatok kimutatták, a nanofázisú- és nanostruktúrájú anyagok másként hatnak kölcsön az elektromágneses hullámokkal, mint a szokásos anyagoknál megszokhattuk a klasszikus elektrodinamikában. Ez a különleges kölcsönhatás új alkalmazások, eszközök kifejlesztését teszi lehetővé. A nano anyagok közül különösen fontosak a szénalapú anyagok, például a nanocső és a grafén. A pályázatban az elektromágneses sugárzás széles spektrumát vizsgáltuk, a mikrohullámoktól a terahertzes hullámokon át a fényig.

Néhány lehetséges gyakorlati alkalmazás:

- Egy elektronikus eszköz, például egy számítógép kisugárzásából akár az épületen kívül is dekódolni lehet, mit csinál épp a gép. Mit lehet tenni ez ellen? Szigetelni kell az elektromágneses kisugárzást. A grafén az egy atomi réteg vastag szén. Tehát egy nagyon-nagyon vékony lap. Ennek egyéb, fantasztikus tulajdonságai mellett az a különlegessége, hogy ez az egy atomi réteg szén a mikrohullámú energia 20%-át elnyeli. Tehát a ma mikroelektronikai és a jövő nanoelektronikai eszközei számára olyan nagyon vékony bevonat készíthető belőle, amely megakadályozza a nem kívánt elektromágneses sugárzás ki és behatolását. Sőt, nem is veri vissza a rádióhullámokat, tehát pl. a radar számára is láthatatlan.

- Ha a grafén felületet megszaggatjuk, rácsot készítünk belőle, akkor azzal már nem csak szigetelni, hanem irányítani is lehet a mikrohullámokat, mindenféle ravasz eszközt lehet nagyon kis méretben létrehozni. Ezek pl. a mobiltelefonokban lehetnek hasznosak, amelyek ugye a mikrohullám tartományban működnek, viszont nagyon fontos, hogy az alkatrészek a lehető legkisebbek legyenek.

- Egy új terület a technikában a THz (terahertz) sugárzás. Ez egy olyan elektromágneses hullám, amely az infravörös és a mikrohullám között van.

Korábban nem voltak ilyen THz hullámok keltésére és érzékelésére alkalmas eszközök, ezért nem is foglalkoztak vele. Manapság annál inkább. Kiderült, hogy a biztonságtechnikában nagyon jól alkalmazható, mert át lehet vele világítani embereket és csomagokat, viszont - ellentétben a röntgen sugarakkal - nincs káros hatása. Szén nanoszerkezetekkel a THz hullámok is kiválóan irányíthatóak.

Osztályunk, az MTA Energiatudományi Kutatóközpont Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet Nanoszerkezetek laborja egyébként már több, mint két évtizede foglalkozik a nanoszenek kutatásával. Magyarországról egyetlenként az EU 1 Milliárd Eurós költségvetésű "Graphene Flagship" programjában is részt veszünk.