Pápai Mátyás 2008-ban diplomázott az Eötvös Loránd Tudományegyetemen vegyészként, ahol a tudományos érdeklődése a ferrocénszármazékok szintézisére és az alkalmazott kvantumkémiára irányult. A diploma megszerzése után egy évet a Semmelweis Egyetemen kutatott. Majd a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetben kapott állást, ahol 2010-ben kezdte meg elméleti kémia doktori fokozatát. A PhD-fokozatát 2015-ben védte meg. Ezt követően öt posztdoktori évet töltött a Dán Műszaki Egyetemen, majd visszatért a Wigner FK-ba a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal által finanszírozott posztdoktori kiválósági ösztöndíjjal. Kutatásai a gerjesztett állapotú dinamikai szimulációkra és spektroszkópiai számításokra összpontosítanak.
– Öt évet töltött posztdoktori ösztöndíjjal a Dán Műszaki Egyetemen (DTV-n). Ilyenkor a kinti körülményekbe történő beletanulás és a visszailleszkedés egyaránt nehézségekkel jár. Szakmai szempontból mi az, ami Dániában kedvezőbb volt, és mi jobb idehaza?
– A PhD-kutatásomat a Wigner FK egyik kísérleti csoportjában végeztem; abban az időben én voltam az egyetlen a csoportban, aki elmélettel és számításokkal foglalkozott. Dániában a DTU-n egy elméleti csoportba kerültem, ahol lehetőségem adódott továbblépni időfüggő számítások felé; ehhez a feltételek sokkal jobbak voltak, mint amilyenek idehaza lettek volna. Továbbá mivel egyetemen dolgoztam, lehetőségem volt bekapcsolódni az oktatásba és a hallgatók témavezetésébe is mindhárom szinten, azaz BSc-, MSc- és PhD-kutatások irányításában is részt vettem. Mindezek mellett számos lehetőség adódott arra, hogy továbbképezzem magamat, például részt vettem egy PhD témavezetői tanfolyamon. A hazatérésemet követő időszakból pedig azt szeretném kiemelni, hogy lehetőségem adódott arra, hogy a saját kutatási irányaimat tudjam meghatározni és vezető kutatóvá válhassak.
– A fordított kérdés sem maradhat ki: mi volt rosszabb a Koppenhágához közeli Kongens Lyngby településen működő egyetemen a Wigner Fizikai Kutatóközponthoz képest?
– A legnagyobb nehézséget számomra a pályázati forrásokhoz való jutás jelentette. Számos pályázatot adtam be vezető és részt vevő kutatóként egyaránt, de csak egyetlen egy esetben volt a pályázatom sikeres. Részt vevő kutatóként, egy nagyobb projekt keretében végül lehetővé vált, hogy 5 évig t udjak a Dán Műszaki Egyetemen posztdoktori kutatóként dolgozni; az eredeti ösztöndíjam két évre szólt. Magyarországra hazatérve két OTKA-pályázatom is sikeres volt, mindkettőt vezető kutatóként nyertem el, illetve elnyertem az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíját.
– A látható fénnyel történő besugárzás a Fe(II) polipiridineknél spinállapot-változást idéz elő, „de a fotorelaxáció mechanisztikus értelmezése továbbra is ellentmondásos.” Ez az állítás annyira specifikus, hogy még a szakmabeliek közül is csak azok érthetik meg, akik ultragyors spektroszkópiával foglalkoznak. Hogyan fogalmazná meg, magyarázná el a kutatás lényegét úgy, hogy a gimnázium végzős diákja is megérthesse?
– A kutatás lényege, hogy olyan, fény által kiváltott folyamatokat vizsgálunk, amelyek a másodperc egy milliomod részének egy milliomod részénél kevesebb idő alatt mennek végbe; jelen esetben ezek a folyamatok a molekula mágneses állapotának változásához vezetnek. Kísérletileg a vizsgálat oly módon valósítható meg, hogy az átalakuló molekulákról pillanatfelvételt készítünk, azonban jelen esetben a kísérletek ellentmondásos eredményekhez vezettek – feltehetően az adatok értelmezésének bonyolultsága miatt. Elméleti számításainkkal részletes képet kaptunk a fény által kiváltott folyamatokról és időbeli lefolyásukról – ezáltal fel tudtuk oldani az értelmezésben jelenlevő ellentmondásokat. Fontos megjegyezni, hogy ezek a számítások nem helyettesítik, hanem kiegészítik a kísérleteket; a kísérleti adatok például alkalmasak arra, hogy ellenőrizni tudjuk a számítási modelljeink pontosságát, a számításokból pedig olyan információhoz juthatunk, amely a kísérletekből nem, vagy csak nagyon nehezen nyerhető ki.
– A konklúzió zárómondatában említik meg, hogy bebizonyították az elméleti dinamikai megközelítésünk hatékonyságát, amelyek kiegészítik és értelmezik az ultragyors kísérleteket. Mi ennek a gyakorlati jelentősége?
– A gyakorlati jelentősége egyrészt az, hogy a munkánk alapján rendelkezésre állnak olyan időfüggő számítások, melyek alkalmazásával jobban értelmezhetők az ultragyors kísérletek. Megjegyzendő, hogy a nagyberendezéseknél végzett időfelbontott kísérletek nagyon drágák, így a kísérletek tervezésének és a kísérleti adatok értelmezésének rendkívül nagy a jelentősége. Másrészt, a konkrét vizsgált fémorganikus molekula, a [Fe(terpy)2]2+ komplex jelentőségét az adja, hogy fénnyel való besugárzással nagyon gyorsan, ~100-200 fs alatt, ahol 1 fs (femtoszekundum) a másodperc milliárdod részének egymilliomod része, változtatható a spinállapota. Ezáltal a vegyület jelentős potenciállal bír a molekuláris adattárolásban való alkalmazásokban; mivel nagyon kis méretű, ez nagy adatsűrűséget tesz lehetővé. A számításainkkal arról kaptunk átfogó képet, hogy milyen átalakulások vezetnek a fény által kiváltott spinállapot-változáshoz, a funkció megértésén keresztül pedig közelebb kerülhetünk előnyösebb tulajdonságokkal rendelkező molekulák tervezéséhez. Ki szeretném emelni, hogy munkánk jellegét tekintve alapkutatás, melyből adódóan a „gyakorlati jelentőség” óvatosan kezelendő; a [Fe(terpy)2]2+ molekula jelenleg nem alkalmas valódi adattárolásra, többek között azért, mert a fény hatására kialakult „átkapcsolt” állapot nem megfelelően stabil, gyorsan visszaalakul a kiindulási állapotába.
– Szándékában áll-e, hogy valaha visszatérjen a laboratóriumi munkához, a fémkomplexek szintéziséhez?
– Nem áll szándékomban; ha kell, be tudnék ugrani a laborba, de alapvetően számításokkal foglalkozom. A csoportunkban egyébként többféle kísérleti munka folyik (kémiai szintézis, röntgenspektroszkópia, időfelbontott spektroszkópia); azokhoz kapcsolódnak a számításaink.
Löwy Dániel
Az interjú a Nemzeti Innovációs Ügynökség közreműködésével készült
