„Világszínvonalú eredményt értünk el”

Hegyi Ádám a kutatóegyetemi projekt keretein belül mikropillárok mechanikai tulajdonságait vizsgálja.

Mivel foglalkozol tudományos munkád során?
Anyagfizikával, ezen belül pedig az anyagok mechanikai tulajdonságainak változásaival, deformációkkal foglalkozom. Napjainkban a tudomány inkább a nanovilágra koncentrál, ezért a kutatócsoporttal egy olyan érdekes kísérletet helyeztünk munkánk középpontjába, amely egy mikroméretű objektum, a mikropillár deformációival kapcsolatos. Azt vizsgáljuk, ilyen méretskálán hogyan változnak az anyag plasztikus tulajdonságai. A folyamat az új elméleti információk mellett többek között a mikroelektronikai és mikromechanikai technológia fejlesztését tenné lehetővé.

Miben rejlik a kutatás fontossága?
A deformációkat a diszlokációk – vagyis vonalhibák – okozzák, amelyek kölcsönhatása és a mozgása hozza létre az anyagban a deformációt. Ha mikroméretben vizsgálódunk, a vonalszerű hibáknak a kölcsönhatási hatótávolsága akkora lesz, mint maga a minta és ilyenkor nagyon érdekes új jelenségek kerülnek napvilágra. Ilyen mintaméret mellett a deformációs mechanizmusnak sok még feltáratlan részlete van. Az, hogy a diszlokációk érzékelik a minta méretét egy új jelenséget eredményez ezen a skálán – a kölcsönhatásuk által kollektív mozgás alakul ki, így egy hirtelen bekövetkező, nagy deformáció keletkezik. Ha megismételjük a kísérletet és ugyanolyan mikropillárt faragunk ki, amelyet az előzővel azonos sebességgel nyomunk össze, akkor egész más helyen indulnak meg ezek a diszlokációs mozgások, lavinák. Ez a folyamat a mikromechanika területén használható fel. A célunk az, hogy a statisztikai átlagokból és egyéb statisztikai mutatókból makro-paramétereket tudjunk előállítani, amelyek jellemzik a nagyobb méretű minták mechanikai tulajdonságait. A makro-deformáció egyik fontos paramétere a folyáshatár – itt a deformáció egy adott erőhöz van rendelve. Esetünkben egy megismételt mérés során a mikrométer nagyságrendű minták nem azonos módon viselkednek, azaz statisztikus tulajdonságokat mutatnak, ami azt jelenti, hogy a deformáció nem rendelhető egyértelműen egy erőértékhez. Ilyen esetben sok mérést kell végezni, hogy megfelelő statisztikát lehessen készíteni, és így kiszámolható legyen az átlag vagy a szórás. Ezeket a mennyiségeket vizsgálva tudunk következtetni az anyagra, illetve azokra a törvényszerűségekre, amelyeket egy makro-mintára vonatkozó kísérletből lehet meghatározni. A tanszékünkön szimulációs vizsgálatok is folynak párhuzamosan ezekkel. A munkánk célja, hogy a kísérleti eredményeket összevessük a szimulációval kapható eredményekkel.

Hogyan zajlik a kutatás a gyakorlatban?
Nagytisztaságú rézkristályból fókuszált ionsugaras megmunkálással néhány mikron átmérőjű, hengeres oszlopokat, vagyis mikropillárokat alakítunk ki. Ezeket azután egy speciális berendezéssel – nanoidenterrel – felülről összenyomjuk és lemérjük azt, hogy milyen erő szükséges, hogy benyomódjon a mikropillár.

Milyen eredmények születtek azóta, hogy az elektronmikroszkóppal dolgoztok?
A kutatás szempontjából fontos statisztika elkészítéséhez nagyon sok minta kell, ugyanakkor már az nagy szó, hogy olyan mikropillárt tudtunk kifaragni, amely geometriailag megfelelő a kísérlet számára: henger alakú, nem kúpos és nem töredezett az éle. A feladat nehézsége mellett ez nagyon időigényes folyamat: egy pillár kifaragása kezdetben egy nap volt. Az utóbbi időben egy nap alatt már 40 mikropillárt faragtunk ki és az a tervünk, hogy ezek összenyomását kiértékelve különböző anyagparamétereit meg tudjuk határozni a mikronos skálájú deformációknak. A statisztikai vizsgálat még folyamatban van, de önmagában már az világszínvonalú eredmény, hogy egy ilyen, geometriailag megfelelő pillárt ki tudtunk faragni.

Hogyan segíti munkádat az uniós támogatással megvalósuló „Európai Léptekkel a Tudásért, ELTE” kutatóegyetemi TÁMOP-projekt?
A TÁMOP tette lehetővé, hogy ilyen mikroszkópunk legyen – e nélkül el sem kezdhettük volna ezeket a kísérleteket. Két éve már zajlottak a szimulációk, amelyeket szerettünk volna kísérletben is kipróbálni, de ezt sehogy sem tudtuk elvégezni, mert a művelethez az elektronmikroszkópra volt szükség. Az, hogy ezt a munkát egyáltalán folytatni tudjuk annak köszönhető, hogy a mikroszkóp az Egyetemen van. A kutatás szimulációs és elméleti része majdhogynem elkészült munka – a kísérleteket most igyekszünk tovább pontosítani, hogy még inkább összevethető eredményeket kapjunk. Ez a téma nagyon friss és nagyon újszerű, bízunk abban, hogy a statisztikák még sok fizikai eredményt szülnek.

Milyen terveid vannak a jövőt illetően?
Az MSc-s diplomám témája is ez a kutatás, amelyhez még mindig sok új ötletünk van. A jövőben szeretnénk ezt a kutatást a fizikai eredményekben minél inkább kiteljesíteni: statisztikát készíteni, összeállítani egy konferencia előadást és a kutatás során született eredményeket publikálni. Idén nyáron lesz egy nemzetközi diszlokációs konferencia az egyetemen – itt mindenképpen ez a téma több előadást fog kapni.

Forrás: kp.elte.hu