Krausz Ferenc sok szálon kötődött és kötődik még ma is a hazai tudományos élethez. Pályája során, amelyet 2023-ban Nobel-díjjal ismertek el, számos magyar kutatóval dolgozott együtt, akiknek munkája szintén hozzájárult a most elért hatalmas sikerhez. Farkas Győző és Tóth Csaba, a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont (HUN-REN Wigner FK) két kutatójának a témához kapcsolódó eredményeit a Nobel-díj indoklásában is megemlítik.
Krausz Ferenc 1985-ben diplomázott a Budapesti Műszaki Egyetemen, majd 1991-ben szerzett PhD-fokozatot a Bécsi Műszaki Egyetemen. Attoszekundumos kutatásait Bécsben kezdte el, ahol több áttörést is elért először a femtoszekundumos lézerek fejlesztése, majd az attoszekundumos impulzusok kimutatása és diagnosztizálása terén.
Többek között Szipőcs Róberttel, a HUN-REN Wigner FK csoportvezetőjével közösen fejlesztették ki, majd szabadalmaztatták Magyarországon és az USA-ban az úgynevezett fáziskorrigáló, más néven „csörpölt” lézertükröket. Ezek felhasználásával a világon először a bécsi Műszaki Egyetemen tudtak 5 femtoszekundumnál rövidebb, erősített lézerimpulzusokat előállítani, amelyeknek elektromágneses tere körülbelül másfél oszcilláció a lézer 800 nanométeres hullámhosszán. Ez azért volt rendkívül fontos eredmény, mert így lehetett elsőként izolált, időfelbontásos spektroszkópiai mérésekre alkalmas attoszekundumos lézerimpulzusokat előállítani úgynevezett magasharmónikus (HHG) keltés révén, amit Krausz Ferenc méltatásánál külön kiemeltek. Kiemelendő továbbá, hogy a Nobel-díj indoklásában megemlítik a HUN-REN Wigner FK két korábbi kutatójának, a 2020-ban elhunyt Farkas Győzőnek, valamint Tóth Csabának egy 1992. évi cikkét is, amelyben attoszekundumos impulzusvonulatok létrejöttét vetítik előre a fent említett nemlineáris folyamatok (HHG) révén. Krausz Ferenc ehhez a felismeréshez elsőként szolgáltatott kísérleti bizonyítékot 2001-ben Bécsben. Ez volt az attoszekundumos tudomány felfedezéseinek hajnala, amihez az intézetben is többen hozzájárultak.
Krausz Ferenc jelenleg a Max Planck Kvantumoptikai Intézet igazgatója, a müncheni Lajos Miksa Egyetem professzora és a budapesti Molekuláris Ujjlenyomat Kutató Központ vezetője. A HUN-REN Wigner FK-ban Dombi Péter kutatócsoportjával több lézerfizikai témában is együttműködött, illetve ma is együttműködik, 2023. szeptember 18-án pedig ő tartotta a Wigner 121 Szimpózium fő előadását Budapesten.
Krausz Ferenc a Wigner 121 Szimpóziumon
Az attoszekundumos fényimpulzusok generálásának elve
A HUN-REN Wigner FK Szilárdtestfizikai és Optikai Intézetében (korábban MTA SZFKI) az utóbbi 50 év egyik legsikeresebb kutatási iránya a lézerek működésének elméleti megértéséhez, azok széles körű kísérleti alkalmazásához és nemzetközileg is sikeres fejlesztéséhez kapcsolódik. A felületi nemlineáris fotóemisszió, az elektronok ultragyors dinamikájának femtoszekundumos időtartományokon lezajló folyamatainak megértése folyamatosan az érdeklődés előterében volt, és ma is ott található.
A Széchenyi-díjas Farkas Győző és tanítványa, Tóth Csaba 1992-ben megfogalmazták az attoszekundumos fényimpulzusok generálásának elvi lehetőségét, amely a „módus-szinkronizált” lézerek spektrális és időbeli tulajdonságait leíró Fourier-transzformációs elv magas harmonikusokra való alkalmazására épült. A 90-es években Krausz Ferenc és csoportja a Bécsi Műszaki Egyetemen a femtoszekundumos lézerek újabb és újabb generációit fejlesztette ki, és azokkal magasrendű optikai harmonikusokat keltett gázokban, végül 2001-ben kísérletileg is előállította a korábban megálmodott, rendkívül rövid, az attoszekundumos időtartam alatt felvillanó fényimpulzusokat. Később Krausz Ferenc a München melletti Garchingban, a Max-Planck-Institut für Quantenoptik kutatóintézet vezetőjeként ezt a kísérleti berendezést fejlesztette tovább egy olyan platformmá, ahol már az attoszekundumos lézerimpulzusok gyakorlati alkalmazására is sor kerülhetett. Így lehetővé vált molekulák szerkezetének, kémiai kötéseknek és a bonyolult elektronszerkezetek speciális tulajdonságainak vizsgálata az ultragyors, attoszekundumos időskálán. Krausz Ferenc széles érdeklődést kiváltó eredményei, valamint az SZFKI-ban folytatott kutatások sikere mind hozzájárultak ahhoz az európai szintű döntéshez, hogy a Szegeden megépült és a közelmúltban átadott Extreme Light Infrastructure Attosecond Light Pulse Source (ELI-ALPS) infrastruktúra az attoszekumdumos lézerimpulzusok rutinszerű előállítására és azok gyakorlati alkalmazására fókuszáljon.
Az SZFKI-ban az elmúlt évtizedekben a sokfotonos ultragyors folyamatokat vizsgáló kutatócsoport tagjaként Krausz Ferenc – Farkas Győző és Horváth Zoltán, illetve Varró Sándor hathatós közreműködésével – több projektben szorosan együttműködött a szintén Nobel-díjjal elismert Pierre Agostinivel is, amikor ő még Franciaországban foglalkozott ezekkel a témákkal.
Lézerlabor ma a HUN-REN Wigner FK-ban
A csörpölt tükrök – a femtoszekundumos lézertechnológia egy új fejezete
Az izolált attoszekundumokkal végzett időfelbontásos mérések, az attoszekundumos fizika alapjait több lézertechnológiai fejlesztés teremtette meg, amelyek közül számos Krausz Ferenc és munkatársai nevéhez kapcsolódik. Az egyik ilyen, SZFKI-s kutatókkal közös eredményük az úgynevezett fáziskorrigáló – más néven „csörpölt" (chirped) – lézertükrök kifejlesztése, amelyek akár egy oktáv sávszélességen tudnak nagy reflexiót és a frekvenciatartományban közel lineáris csoportkésleltetést biztosítani negatív (anomális) diszperzióval. Ezeket a lézertükröket Krausz Ferenc problémafelvetésére Szipőcs Róbert tervezte meg és számolta ki saját fejlesztésű szoftverével, majd Ferencz Kárpát készítette el a megfelelő gyártási technológia kidolgozásával. A tükrök minősítési eljárásának kidolgozásában több szegedi kutató is rész vett, köztük Bor Zsolt, Osvay Károly és Kovács Attila. Ezekkel a fentebb említett szabadalmaztatott lézertükrökkel építették meg később Bécsben azt a lézererősítőt, amellyel a világ akkori legrövidebb, ~5 femtoszekundumos, erősített szub-mJ-os impulzusait létrehozták. A femtoszekundumos lézertechnológiát ezzel olyan szintre fejlesztették, ahol a fényimpulzusok energiájuk nagy részét az elektromágneses mező egyetlen rezgésében hordozzák. Ilyen fényimpulzusok létrehozásához a széles sávú (fehér) fény különböző színkomponensei késleltetésének rendkívül pontos, egy teljes oktávra kiterjedő szabályozására van szükség. Ezt először a Krausz Ferenc és Szipőcs Róbert által kifejlesztett aperiodikus többrétegű csörpölt tükrökkel lehetett megvalósítani. Ezek a tükrök ma már minden modern femtoszekundumos lézerrendszer kihagyhatatlan tartozékai, ráadásul SZFKI-s szabadalom tárgyát képezik.
A „csörpölt" tükrök magyarországi szabadalmának dokumentumai
Krausz Ferenc továbbra is ápolja a hazai kapcsolatokat, és támogatja a fiatalokat
Amikor Bakos József 80. születésnapját ünnepelték a HUN-REN Wigner FK-ban, az eseményre egykori tanítványa, Krausz Ferenc is eljött Budapestre, és egy nagyon szép, kedves köszöntő előadást tartott, amelyben elmondta, hogy a tudományos pályára, illetve az optika világába Bakos József vezette be, és sokat tanult tőle, amikor együtt dolgoztak.
Krausz Ferenc ma is folyamatosan tartja a kapcsolatot wigneres kollégákkal. Például Dombi Péter, aki nála szerezte a doktoriját, éveken át dolgozott vele együtt, és kutatócsoportja jelenleg is együttműködik Krausz Ferenccel. Legutóbb pedig Vámos Lénárd mehetett ki hozzá dolgozni.
„Dicséretes, hogy Feri most is büszke arra, hogy honnan jött, rendszeresen jár haza, előadásokat tart, és segíti a hazai tudományt, például azzal is, hogy a legújabb – a rákkutatás terén orvosi alkalmazású – kutatásait Magyarországon akarja megvalósítani” – mondja róla Czitrovszky Aladár, az SZFKI egykori igazgatója.
Kroó Norbert, az SZFKI egykori tudományos igazgatója pedig így emlékezik rá: „1981-ig a KFKI Optikai Főosztályát vezettem, amikor megbízást kaptam a Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet létrehozására és vezetésére. Utódot kellett ekkor keresnem az általam korábban vezetett főosztály irányítására. Választásom az akkor fiatal tanársegédként a Bécsi Műszaki Egyetemen dolgozó Krausz Ferencre esett. Ajánlatomra ő végül nemet mondott, de az együttműködésünk természetesen folytatódott. Úgy gondolom, hogy ennek eredményei is hozzájárultak a Nobel-díj elnyeréséhez.”
„Pályaíve rámutat arra, hogy új kutatási területek létrejöttét és sikerét akkor várhatjuk, ha az azt megalapozó tudást egy kiváló egyetemi képzés biztosítja, majd a lelkes fiatal tehetséget kiemelkedő hazai kutatók állítják irányba, végül megfelelő finanszírozási körülmények és infrastruktúrák támogatják kutatási elgondolásainak kibontakozását, megvalósulását. Krausz Ferenc egyetemista korában, BME-s diákként, áthallgatva az ELTE-s elméleti kurzusokra, már korán jelét adta rendkívüli munkabírásának, elhivatottságának és a tudomány iránti felfokozott érdeklődésének. Hamar kivívta ELTE-s évfolyamtársai tiszteletét. Éreztük, hogy a zsebében ott van a marsallbot, s szurkoltunk, hogy legyen lehetősége azt fel is mutatni. Tudományos tevékenységének Nobel-díjjal történt elismerése örömmel és büszkeséggel tölt el mindannyiunkat” – nyilatkozta Lévai Péter, egykori egyetemi évfolyamtársa, a HUN-REN Wigner FK jelenlegi főigazgatója.
Fizikai Szemle:
2002-ben Krausz Ferenc egy érdekes összefoglaló cikket írt a Fizikai Szemle számára azokról az eredményekről, amelyekre a Nobel-díjat odaítélő bizottság is hivatkozik. A Fizikai Szemle engedélyével a cikk az alábbi linken elérhető pdf-ben:
Krausz Ferenc: ATOMOK ÉS ELEKTRONOK MOZGÁSBAN, Fizikai Szemle 2002/01 12. o.
Az online archívum itt érhető el.
(A cikk Czitrovszky Aladár, Dombi Péter, Kroó Norbert, Lévai Péter, Szipőcs Róbert és Tóth Csaba írásai, valamint a Fizikai Szemle és a Wikipedia információi alapján készült.)