Fotonika

Home Kutatás Fotonika

Fotonika Laboratórium

laborvezető: Dr. Petrik Péter (petrik @ mfa.kfki.hu, +36 1 3922502)

FOTONIKA (a Photonics Dictionary nyomán)

A foton a fény – vagy az elektromágneses sugárzó energia más formáinak elemi egysége. A fotonok előállításával és tulajdonságaik kiaknázásával foglalkozó eljárások gyűjtőneve a fotonika.

Ide tartoznak a fény kibocsátását, továbbítását, átalakítását, erősítését és érzékelését szolgáló eszközök és alkotó elemeik: lézer és egyéb fényforrások, száloptika, elektro-optikai átalakítók és ezek összetett rendszerei.

A fotonika alkalmazási területei az energia termelésétől az érzékelésen, telekommunikáción át az információ-feldolgozásig terjednek.

A laboratórium feladatai: felületek és vékonyrétegek kialakítása és roncsolásmentes vizsgálata nagy felületen, fotonikus és összetett szerkezetekben, folyamatkövető módon; optikai és mágneses anyagvizsgálati eljárások fejlesztése az érzékenység növelése és a vizsgálható anyag- és szerkezettípusok kiszélesítése céljából; önszerveződő felületi nanostruktúrák kialakítása és spektroszkópiai vizsgálata; valamint folyadék-szilárd határfelületek folyamatkövető optikai vizsgálata elsősorban fehérjék és összetett biomolekulák kitapadásának megértése és optimalizálása céljából szenzorikai alkalmazásokhoz.

A Fotonika Laboratórium 2019-es évben elért főbb eredményei:

  • Hőkezeléssel öregített reaktor acél degradációját vizsgálták roncsolásmentes mágneses módszerrel. A saját fejlesztésű, úgynevezett „mágneses adaptív teszt” (MAT) alkalmas az anyag ridegedésének nagyérzékenységű, gyors és roncsolásmentes vizsgálatára.
  • Felületmódosítási és mérési technikákat fejlesztettek nanorészecskék önszerveződésének kontrollálására és karakterizálására. Ellentétes felületi töltéssel rendelkező arany nanorészecskéket hoztak létre azért, hogy folyadék közegben, in-situ egyedi dimerek kialakulását tanulmányozhassák. Megmutatták, hogy az egyrészecske spektroszkópia alkalmas az összekapcsolódó részecskepárok térbeli konfigurációjának meghatározására.
  • Kapilláris szonda módszert fejlesztettek és berendezést építettek nagypontosságú peremszög-mérésre, amellyel felületek nedvesedési tulajdonságai mellett, többek között azok tisztaságát, tűlyuk-mentességét, és számos egyéb technológiailag fontos tulajdonságát lehet indirekt, roncsolásmentes, gyors és érzékeny módon meghatározni. A módszer kiemelkedő érzékenysége mellett sikerült a peremszög mérési pontosságát 0,1°-os értékre szorítani olyan mérési tartományokban is, ahol a hagyományos eljárások nem alkalmazhatók, vagy a mérési hiba ennek többszöröse.
  • A ciklikus voltammetria módszerét optimalizálták arzén és nikkel ivóvízben való detektálására. A megfelelő módon immobilizált genetikailag módosított flagelláris filamentumok nagyobb érzékenységet tesznek lehetővé arany felületen. Kimutatták a szenzor felületek stabilitását és regenerálhatóságát, amely a gyakorlati alkalmazáshoz kifejlesztendő kéziműszer praktikus használhatóságához fontos szempont. Optikai módszert dolgoztak ki a filamentumok felületi adszorpciójának valósidejű nyomon követésére és szerkezeti modellezésére.
  • Makyoh („varázstükör”) topográfia eljáráshoz új geometriai modellt alkottak a globális görbültség figyelembevételére A kidolgozott módszer megmutatja, hogy a hiba analitikusan korrigálható az ekvivalens minta-ernyő távolság, és a globális görbültség paraméterek ismeretében.
  • A kombinatorikus anyagtudomány módszerét továbbfejlesztették minta-preparációs és analitikai téren egyaránt. Több forrást használó nagyfelületű magnetron porlasztással hoztak létre fém-oxid szerkezeteket, amelyeket optikai és ionsugaras térképező eljárásokkal karakterizáltak a tulajdonságok laterális eloszlásának megértése, méréskiértékelési modellek kidolgozása és széles összetétel-tartományban érvényes optikai adatbázisok létrehozása céljából.
  • Továbbfejlesztették az atomerőművi reaktorokban használt cirkónium rudak felületének optikai vizsgálatára kidolgozott optikai monitorozó eljárást. A módszerrel kis átmérőjű (<1 cm) csövek is vizsgálhatók szabályozható atmoszférában, 25-600 °C-ig hőmérséklettartományban. Diffúziós modellt fejlesztettek az oxidáció folyamatának megértésére, amely a mérési adatokkal összevetve lehetőséget ad a magas hőmérsékletű folyamatok jobb megértésére.
  • A spektroszkópiai ellipszometria módszerét használva meghatározták az ionimplantációval amorfizált germánium komplex dielektromos függvényét. Olyan implantációs paramétereket kísérleteztek ki, amelyek lehetővé teszik tömör amorf réteg létrehozását, elkerülik a rétegben való buborékok kialakulását. Az optikai referenciák fontosak ionimplantált félvezetők, beágyazott nanodotok és komplex, effektív közeg módszerrel vizsgálható szerkezetek tanulmányozásához a szenzorikában és a mikroelektronikában.