MAGYARY ÁGNES, DRÓT: 2019-ben kutató fizikusként Kelet-Európában elsőként és második nőként kaptál egy jelentős nemzetközi díjat. Milyen díj ez pontosan? Milyen kutatási eredmény hozta el ezt a kitüntetést?
DERZSI ARANKA: A Hershkowitz Early Career Award a Plasma Sources Science and Technology (PSST) című folyóirat (kiadója Institute of Physics, UK) által alapított díj, melyet a folyóirat alapítója és hosszú ideig főszerkesztője, Noah Hershkowitz után neveztek el. A PSST folyóirat az alacsony hőmérsékletű gázkisülési plazmák alapfolyamatait elméleti, numerikus és kísérleti módszerekkel vizsgáló tudományos munkákról számol be. A Hershkowitz-díjat a PSST folyóirat szerkesztőbizottsága minden évben odaítéli egy, a tudományos pályája elején tartó kutatónak, aki a folyóirat által lefedett kutatási témákkal kapcsolatosan már jelentős eredményeket ért el. Ezt a díjat 2019-ben nekem ítélték az alacsony hőmérsékletű gázkisülési plazmákkal kapcsolatos kutatásaimért, amelyet kollégáimmal a Wigner Fizikai Kutatóközpontban, illetve nemzetközi együttműködések keretében végeztem. A díj egyben felkérést is jelentett a folyóirat szerkesztőbizottságában való részvételre két év időtartamra szólóan.
Milyen hatással volt ez a fontos nemzetközi elismerés akár a te tudományos megítélésedre, karrieredre, akár magára a kutatásra, amelyben részt veszel?
A Hershkowitz-díj megtisztelő szakmai elismerése a munkámnak, nagyon fontos visszajelzés a nemzetközi tudományos közösség részéről. A kutatási eredmények csapatmunkában születtek, a díj így értékes elismerés azon kutatók, diákok részére is, akikkel a kutatás során együtt dolgoztam. Az ilyen elismerések ráirányítják a figyelmet a munkánkra, ennek következtében jellemzően új együttműködések alakulnak ki más kutatócsoportokkal.
A Drót „túlszocializált bölcsészeinek” el tudnád-e magyarázni, hogy mit kutatsz?
Alacsony hőmérsékletű gázkisülési plazmákat kutatok. A plazma itt valamilyen gáz ionizált állapotát jelenti, olyan gázállapotú anyagot, amelyben elektromosan töltött részecskék (általában elektronok és ionok) vannak jelen. Plazmaállapot úgy jön létre, hogy a szigetelő állapotú gáz ionizálódik (a gáz atomjairól elektronok szakadnak le például nagy energiájú részecskékkel történő ütközés hatására), szabad elektronok és ionok keletkeznek a gázban, így a gáz elektromosan vezetővé válik.
A plazmaállapotot az anyag negyedik halmazállapotának is nevezik (mivel a plazmák tulajdonságai különböznek a szilárd, folyadék és elektromosan semleges gáz halmazállapotú anyagokétól). Az univerzum látható anyagának nagy része ilyen halmazállapotban van – például a csillagok anyaga.
Laboratóriumi körülmények között is létrehozhatunk plazmát, például egy gázzal töltött kisülési cellában két párhuzamos elhelyezkedésű elektróda között, amelyekre feszültséget kapcsolunk (lásd fotó argon gázban létrehozott plazmáról). Az elektródákra kapcsolt feszültség hatására felépülő elektromos tér gyorsítja az elektronokat, amelyek ütköznek a gáz atomjaival. Az ilyen ütközések során különböző folyamatok játszódnak le, például az elektronok gerjeszthetik vagy ionizálhatják a gáz atomjait. A gerjesztési folyamathoz kapcsolódik a plazma fénykibocsátása. Az ütközési folyamatok során a plazmában keletkezett “aktív” részecskék (ionok, gerjesztett atomok, más részecskék) képezik az alapját a gázkisülési plazmák széleskörű használatának a különböző felületmódosító eljárásokban a félvezetőipartól kezdve a biomedikáig.
Argon gázban létrehozott plazma
És ha ezt még egyszerűbben szeretnénk megfogalmazni?
A gázkisülési plazmákban elektronok, ionok és más részecskék vannak jelen. Az alkalmazásokban tulajdonképpen munkára fogjuk a mesterséges úton létrehozott plazmák részecskéit. Ezek a plazmák fontos szerepet játszanak számos, a környezetünkben megtalálható, a mindennapi életünket segítő eszköz (mobiltelefon, laptop stb.) gyártása során.
Plazma-alapú technológiára épül az integrált áramkörök gyártása (plazma-alapú maratás), a napelemek előállítása (plazma-alapú rétegleválasztás), orvosi implantátumok kezelése (plazma-alapú felületkezelés) stb.
Ezek az alkalmazások a gázkisülési plazma részecskéinek a megmunkálni kívánt felülettel való kölcsönhatásán alapulnak. Plazma-alapú maratás során például a plazma gyors ionjai a felülettel ütközve végzik el az anyagrészecskék eltávolítását. Az alkalmazások optimalizálásához, fejlesztéséhez elengedhetetlen a plazmában lejátszódó összetett folyamatok megértése. Ebben sokat segítenek a számítógépes szimulációk.
Kutatómunkám során többnyire számítógépes szimulációs módszerekkel vizsgálok gázkisülési plazmákat (alacsony hőmérsékletű ú.n. kapacitív csatolású rádiófrekvenciás gázkisüléseket különböző gázokban és gázkeverékekben). A cél a plazmában lejátszódó komplex fizikai jelenségek megértése, a plazmák jellemzőinek feltárása. A szimulációs és kísérleti vizsgálatok, egymást kiegészítve, tudományos alapot biztosítanak a plazma-alapú felületmódosítási eljárások fejlesztéséhez, optimalizálásához, új eljárások kidolgozásához.
A Hershkowitz-díjjal együtt jár, hogy bekerültél két évre a szerkesztőbizottságba, ahogy említetted. Milyen tapasztalatokkal gazdagodtál?
A szerkesztőbizottsági munka betekintést engedett a folyóirat működésébe, láthattam hogyan születnek a döntések a folyóirat szintjén. Azt is megtapasztaltam, hogy a különböző kezdeményezések, javaslatok változtatásokra, amelyek akár segíthetnék a szerzők és bírálók munkáját a publikálás során, milyen nehezen találnak utat a kiadóhoz.
Te Székelyföldön születtél, Kányádban. Hol és mikor kezdődött a fizika iránti rajongásod? Hogy jutottál el a kányádi általános iskolából oda, hogy ma már nemzetközileg elismert tudós vagy?
Középiskolában még egyaránt érdekelt a programozás, a matematika és a fizika is. Abban, hogy végül ezt a pályát választottam, nagy szerepe volt, hogy láthattam, sokféle érdekes út járható fizikusként, akár fizikától távolinak tűnő területeken is.
Az egyetemi évek alatt megtapasztaltam, hogy a számítógépes szimulációk nagyon hatékonyan alkalmazhatóak különböző fizikai problémák megértéséhez és a fizikából ismert modellek nagyszerűen használhatóak más tudományterületekhez kapcsolódó kérdések vizsgálata során is. Kiderült, hogy a programozás iránti lelkesedésem fizikusként is jól hasznosítható, így egyre inkább a számítógépes fizika felé fordultam.
A gázkisülési plazmák világa a plazmafizika választható egyetemi kurzust hallgatva ragadott magával. Az, hogy a plazmafizika lesz a fő kutatási terület a pályámon akkor dőlt el, amikor egy három évre szóló projekt keretében csatlakoztam az Elektromos Gázkisülések kutatócsoporthoz az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetében. Ebben a projektben jártasságra tettem szert az alacsony hőmérsékletű plazmák numerikus leírására alkalmazható különböző modellek és szimulációs módszerek területén, és ez meghatározó volt a későbbi témaválasztás kapcsán is.
Hogyan tudod a kutatómunkát összeegyeztetni a családdal? Milyen tanácsot tudnál adni a pályakezdő kutatónőknek, akik szeretnének tudományos karriert, de mellette családot is?
A támogató családi háttér kulcsfontosságú ebből a szempontból is.
A kutatómunka és családi élet összehangolása jelentős rugalmasságot igényel a család minden tagjától. Alapból megosztjuk a feladatokat a párommal, de ha szükséges, helyettem is tartja a frontot otthon.
A kutatómunka, főleg nemzetközi együttműködésekben együtt jár hosszabb-rövidebb külföldi tartózkodásokkal is.
A család segítsége nélkül ezek nem működnének, ahogy nem lenne biztosított a kutatáshoz szükséges figyelem, az elmélyült munka lehetősége sem. Nehéz tanácsot adni. A családi támogatás mellett sok egyéb tényezőtől is függ, hogy mennyire lesz sikeres a kutatómunka összehangolása a családi élettel, függ ez a munkahelyi környezettől, a rugalmas munkakörülmények elérhetőségétől is az adott kutatóhelyen.
A Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos főmunkatársa vagy. Mit kell tudni erről a tudományos műhelyről?
Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont a korábbi MTA Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet és a korábbi MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézet egyesülésével jött létre 2012-ben. Az akadémiai kutatóhálózat MTA-tól való elcsatolását követően, 2019 szeptemberétől a kutatóközpont az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat irányítása alatt működik. 250 kutató dolgozik itt.
A Wigner FK-ban igen sokszínű kutatás folyik, felfedező jellegű kísérleti fizikai kutatások és elméleti kutatások egyaránt. A vizsgált fizikai problémák az egészen apró részecskék tanulmányozásától a világűr fizikájáig terjednek. A fő kutatási területek között megemlíthetjük a részecskefizikát, magfizikát, plazmafizikát, szilárdtestfizikát, statisztikus fizikát, atomfizikát, optikát és anyagtudományt. A kutatóközpontban és előd intézményeiben az alacsony hőmérsékletű gázkisülési plazmák kísérleti vizsgálata és modellezése is hosszú időre nyúlik vissza.
Milyen nemzetközi együttműködésekben veszel, vesztek részt?
Együttműködünk alapkutatásban és alkalmazott kutatásban érdekelt külföldi partnerekkel egyaránt, többek között németországi, amerikai egyesült államokbeli, franciaországi, szerbiai, japán, dél-koreai kutatócsoportokkal.
Más tudományterületekkel van-e együttműködésetek?
Korábban voltak ilyen együttműködéseink, amelyek a statisztikus fizika modelljeinek a biológia, genetika és társadalomtudományok területén való alkalmazásán alapultak.
Jelenleg az általunk vizsgált gázkisülési plazmák sokoldalú alkalmazási lehetőségei révén kapcsolódunk más tudományterületekhez. Mint említettem, ilyen gázkisüléseket gyakran használnak felületek tulajdonságainak módosítására, jól használhatóak felületek fertőtlenítésére és védőréteggel való bevonására is. Emiatt ezek a gázkisülési plazmák alkalmazásra találnak például az orvostudományban.
Az MTA hangsúlyt fektet arra, hogy a különböző tudományokat közelebb vigye a nagyközönséghez. Ezzel kapcsolatban neked mik a tapasztalataid? Hogyan lehetne ezt jól csinálni, főleg a nehezebben befogadható stúdiumokat illetően?
A tudománynépszerűsítő előadások, beszélgetések, nyílt napok szervezése a kutatóhelyeken biztosan jó szolgálatot tesznek ebben az irányban. Jellemzően a természettudományokat, ezen belül a fizikát és a kémiát sorolják a legnehezebben befogadható területek közé.
Én azt gondolom, hogy
a legtöbbet az általános iskolában és a középfokú oktatásban lehetne tenni annak érdekében, hogy ezek a tudományok közelebb kerüljenek majd a szélesebb tömegekhez is.
Ennek érdekében a nehezebben befogadható tudományokat olyan módon kellene a felnövekvő generáció elé tárni, hogy azt képesek legyenek jól megérteni minél többen. Ebben meghatározó szerepe van a pedagógus társadalomnak.
A pedagógusok anyagi és társadalmi megbecsültsége viszont siralmas, emiatt sokan elhagyják a pályát, vagy el sem kezdik azt. Évek óta kongatják a vészharangot, hogy hamarosan nem lesz pedagógus, aki fizikát és kémiát tanítson az iskolákban. Jól képzett, motivált és megbecsült pedagógusok nélkül én nem látom hogyan lehetne hatékonyan emelni a természettudományi műveltség színvonalát a szélesebb tömegekben.
Min dolgozol éppen? Milyen cikket vagy cikkeket írsz mostanság?
Jelenleg a felületi folyamatok gázkisülési plazmákra gyakorolt hatásának vizsgálatával foglalkozom különböző, az alkalmazások szempontjából fontos gázok és gázkeverékek esetén, az ehhez a témához kapcsolódó cikkeken dolgozom.
Dr. Derzsi Aranka
A budapesti Wigner Fizikai Kutatóközpont kutatója. A kolozsvári Babeş–Bolyai Tudományegyetem Fizika Karán szerzett BSc oklevelet 2004-ben, majd ugyanitt a Számítógépes Fizika szakon MSc oklevelet 2005-ben. Doktori tanulmányait is itt végezte, 2012-ben szerzett Ph.D. fokozatot.
2007-ben kapcsolódott be az alacsony nyomású, alacsony hőmérsékletű gázkisülési plazmák kutatásába az MTA Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetében. Posztdoktor kutatóként a Wigner Fizikai Kutatóközpontban és a West Virginia Egyetemen kutatott. 2018-tól önálló kutatási témát vezet a Wigner Fizikai Kutatóközpontban, ahol a felületkezelési eljárásokban alkalmazott gázkisülések vizsgálatával foglalkozik
Szakmai munkáját Akadémiai Ifjúsági Díjjal (2017), az Eötvös Loránd Fizikai Társulat Schmid Rezső-díjával (2018), az IOP Plasma Sources Science and Technology folyóirat Hershkowitz-díjával (2019) ismerték el.
