We wtorek na PWr gościliśmy tegorocznego laureata Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Prof. Ferenc Krausz otworzył laboratorium współpracującej z nim grupy badawczej oraz wygłosił otwarty wykład. W Centrum Kongresowym wysłuchały go setki osób. 

Światowej sławy węgierski fizyk jest dyrektorem Instytutu Optyki Kwantowej Maxa Plancka w Monachium. W październiku wspólnie z prof. Anne L'Huillier i prof. Pierrem Agostinim zostali laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Uhonorowano ich za utworzenie nowych narzędzi do badania świata elektronów wewnątrz atomów i cząsteczek. 

Tłumy na wykładzie 

Wizyta rozpoczęła się od otwartego wykładu „Attosecond Science: From Speeding Up Electronics to Probing Human Health”, którego na żywo wysłuchało blisko 600 osób. 

– To naprawdę wyjątkowe wydarzenie, bo rzadko mamy okazję gościć naukowców, którzy dopiero co zostali laureatami Nagrody Nobla. Ten wykład był jednak planowany dużo wcześniej. Pierwotnie prof. Krausz miał się pojawić na naszej uczelni trzy lata temu, ale z powodu pandemii koronawirusa musieliśmy wszystko przełożyć – mówił przed rozpoczęciem spotkania prof. Marek Samoć z Wydziału Chemicznego. – Ale obietnica to obietnica i nasz gość jej dotrzymał. Ogromna w tym zasługa prof. Krzysztofa Abramskiego, którego grupa badawcza współpracuje z naszym gościem i który bardzo aktywnie zabiegał o to, żeby ta wizyta doszła do skutku – dodał.  

Podczas prelekcji zorganizowanej w ramach Interdyscyplinarnego Seminarium Naukowego prof. Ferenc Krausz opowiadał o impulsach świetlnych w skali attosekundowej i ich zastosowaniu w medycynie. 

Laserowe laboratorium 

7 listopada na Politechnice Wrocławskiej oficjalnie rozpoczęła działalność – w ramach prestiżowego programu Max Planck Partner Group – specjalna grupa badawcza. Kierownikiem specjalizującego się w budowie ultraszybkich laserów zespołu został dr Maciej Kowalczyk z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, który w latach 2020-22 współpracował z prof. Krauszem w Niemczech na stażu podoktorskim. 

– Chciałbym podziękować prof. Krzysztofowi Abramskiemu, prof. Jarosławowi Sotorowi i dr. Maciejowi Kowalczykowi za tak ciepłe przyjęcie, dzięki któremu poczułem się tutaj jak w domu, chociaż jest to moja pierwsza wizyta we Wrocławiu – mówił prof. Ferenc Krausz. – Otwarcie tej grupy badawczej to bardzo prestiżowe wyróżnienie. Cały proces jej powołania jest bardzo restrykcyjny i wydanie zgody świadczy o gwarancji najwyższej jakości prowadzonych badań. Jestem bardzo podekscytowany zbliżającą się współpracą i jeszcze przed wyjazdem chciałbym porozmawiać z zespołem o jej rozszerzeniu – dodał.  

Na świecie działa obecnie prawie 90 grup partnerskich wspieranych przez Towarzystwo Maxa Plancka. Ich celem jest promowanie młodych naukowców w krajach rozwijających się naukowo. 

– Naszym zadaniem będzie rozwijanie zagadnień związanych z laserami generującymi femtosekundowe impulsy laserowe w zakresie średniej podczerwieni – mówi dr Maciej Kowalczyk. – Skupimy się przede wszystkim na stabilizacji tych źródeł laserowych, aby mogły być wykorzystywane w Max Planck Institute of Quantum Optics do spektroskopowych badań próbek ludzkiej krwi pod kątem diagnostyki chorób nowotworowych. 

Grupa badawcza dr. Kowalczyka będzie współpracowała bezpośrednio z Max Planck Institute of Quantum Optics, którym kieruje prof. Ferenc Krausz. Na działalność zespołu towarzystwo przekaże grant w wysokości 100 000 euro. 

– Wykorzystamy te pieniądze na zakup materiałów niezbędnych do prac laboratoryjnych, wyjazdy studyjne do grupy monachijskiej, a przede wszystkim na stypendia studenckie – wylicza dr Maciej Kowalczyk i zaprasza studentów i studentki do swojego zespołu. – Cały czas poszukujemy osób zainteresowanych pracą w naszym projekcie, więc wszystkich zainteresowanych zachęcam do kontaktu. 

Podczas otwarcia laboratorium prof. Arkadiusz Wójs, rektor PWr zaznaczył, że jako uczelnia obiecujemy sobie prowadzić projekty naukowe na granicy poznania i we współpracy z jak najlepszym otoczeniem międzynarodowym. 

– Trudno sobie więc wyobrazić lepsze połączenie, niż wspólne projekty z prof. Krauszem, który, jak można zauważyć, jest niesamowicie serdecznym liderem, przy którym młodzi naukowcy mają szansę znakomicie się rozwijać – mówił rektor. – Trzeba też pamiętać, że uczelnie techniczne powinny pracować nad rozwiązaniami, które przynoszą korzyści całej ludzkości. Takie właśnie badania, łączące fizykę z medycyną, będą prowadzone w tym laboratorium – dodał. 

Prosty wybór 

Dr Maciej Kowalczyk pracę doktorską, napisaną pod kierunkiem dr. hab. Jarosława Sotora, prof. uczelni na Wydziale Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów, obronił w 2019 r. Natychmiast zaczął szukać możliwości wyjazdu zagraniczny staż podoktorski. – Zależało mi, aby zdobyte w trakcie doktoratu doświadczenie w budowie laserów wykorzystać do praktycznego i ważnego celu – mówi dr Kowalczyk.  

W grupie prof. Ferenca Krausza w Instytucie Maxa Plancka w Monachium rozpoczynał się właśnie projekt wykorzystania nowego typu laserów impulsowych do diagnostyki chorób nowotworowych. Dr Maciej Kowalczyk: – Eksperyment brzmiał fascynująco, wiedziałem, że grupa prof. Krausza to jeden z najlepszych na świecie zespołów w dziedzinie fizyki laserów, a samo Monachium dobrze mi się kojarzyło, bo byłem tam w ramach stypendium z programu Erasmus+. Wybór był więc prosty. 

W trakcie ponad dwuletniego stażu nasz naukowiec rozwijał technologię generacji ultrakrótkich impulsów laserowych o długości odpowiadającej pojedynczej oscylacji fali świetlnej w zakresie spektralnym średniej podczerwieni.  

– Naszym celem było wykorzystanie tej metody, aby na podstawie laserowego pomiaru próbki krwi pacjenta móc ocenić jego stan zdrowia, przede wszystkim pod kątem diagnostyki chorób nowotworowych – wyjaśnia dr Maciej Kowalczyk. – Co ciekawe, w ten projekt zaangażowane są osoby o bardzo odmiennych kompetencjach: fizycy laserowi, biolodzy, specjaliści od analizy danych i sztucznej inteligencji, a nawet pielęgniarki, które pobierają krew od wolontariuszy w trzynastu węgierskich centrach krwiodawstwa – dodaje. 

Po swoim powrocie na Politechnikę Wrocławską, który był możliwy dzięki udziałowi w programie Narodowej Agencji Wymiany Akademickiej „Polskie Powroty”, kontynuuje te badania w ścisłej współpracy z grupą prof. Ferenca Krausza.

*** 

Prof. Ferenc Krausz jako pierwszy na świecie wygenerował i zmierzył pojedyncze impulsy świetlne o czasie trwania w skali attosekundowej (jedna attosekunda to 10^-18 s) i jest uznawany za twórcę tak zwanej fizyki attosekundowej. Ten eksperyment pozwala obserwować ruchy elektronów wewnątrz atomów, co w 2002 roku zostało uznane przez czasopisma naukowe „Nature” i „Science” jako jedno z najważniejszych osiągnięć w nauce. Pomiary te przyniosły nowe spojrzenie na fizykę atomową i fizykę ciała stałego. Naukowiec prowadzi badania nad zrozumieniem procesów mikroskopowych z udziałem elektronów, atomów i molekuł. 

3 października 2023 r. otrzymał Nagrodę Nobla z Fizyki za eksperymentalne metody generujące attosekundowe impulsy światła dla celów badania dynamiki elektronów w materii. Po jej przyznaniu zadeklarował, że pieniądze pochodzące z nagrody przekaże - za pomocą swojej fundacji Science4People - na pomoc Ukrainie.  

Aktualne prace jego grupy obejmują wykorzystanie ultrakrótkich impulsów laserowych w badaniach biomedycznych. Profesor Krausz chce wykorzystać technologię pomiaru femto- i attosekundowych impulsów do spektroskopowej analizy próbek krwi i wykrywania drobnych zmian w ich składzie. Ze swoim zespołem bada, czy zmiany te są na tyle specyficzne, aby umożliwić jednoznaczną diagnozę chorób – najlepiej w ich początkowych stadiach. Oznacza to nową erę fizyki attosekundowej, ponieważ byłoby to jej pierwsze praktyczne zastosowanie i może mieć bezpośredni wpływ na codzienne życie ludzi. 

 ach, mic