Hírek - Nanolab

Bemutatkozás

A Nanolab a Pannon Egyetem (PE) elektronmikroszkópos laboratóriuma. Szilárd anyagok szerkezetét, összetételét, morfológiáját vizsgáljuk az atomi felbontástól a mikrométeres léptékig, a legváltozatosabb elektronmikroszkópos technikák alkalmazásával.

A Nanolab a PE Bio-nanotechnológiai és Műszaki Kémiai Kutatóintézet része. Munkatársai mindannyian a Környezeti Ásványtan Kutatócsoport tagjai.

Saját kutatásunkon túl mérésszolgáltatást végzünk mind az egyetemen belüli, mind azon kívüli felhasználók számára. Ha a labor szolgáltatásait igénybe szeretné venni, kérjük töltse ki ezt az űrlapot.

Hírek

Tavi karbonátásványok képződése: Springer könyvfejezet és hozzászólás a Science-ben
A Balaton üledékképződésével kapcsolatban felmerült a kérdés, hogy vajon az algavirágzások okozta “fehéredési események” során kiváló nagy tömegű karbonát azonos-e az üledék nagy részét alkotó Mg-tartalmú kalcittal. Egy Springer által kiadott könyv fejezetében ezt a kérdést jártuk körül: algavirágzások idején gyűjtött mintákat elemezve kiderült, hogy az első kicsapódó termék amorf kalcium-karbonát (ACC), amely aztán aragonit orsókká, majd Mg-kalcittá alakul. A folyamat tehát legalább két visszaoldódási-újrakicsapódási ciklust foglal magába, és ezekben a lépésekben fontos szerep jut a szmektit agyagásvány nm-es pelyheinek, mivel ezek “katalizálják” a kristályos fázisok képződését. Mindezek a megfigyelések szépen összecsengenek a laboratóriumi kísérleteink eredményeivel, és új megvilágításba helyezik a tavi karbonátképződés folyamatát. A dolomit ásvány képződésének kérdése a geológusok örökzöld témája. Nemrég Kim et al. egy visszaoldódási/újrakicsapódási ciklusokon alapuló modellt javasolt egy Science cikkben. Azonban a dolomitra vonatkozó kísérleti bizonyíték félreértelmezett elektrondiffrakciós felvételen alapult, amint erre egy Science eLetter hozzászólásban rámutattunk.

Aragonit mezokristályok - Nanoscale cikk
Az aragonit ásvány a kalcium-karbonát egyik polimorfja, földfelszíni körülmények között metastabil. Ennek ellenére nagy mennyiségben válik ki Mg-gazdag oldatokból és puhatestűek héjaként. Molnár Zsombor az oldott Mg-ionok aragonitképződésre gyakorolt hatását aragonit szintetizálásával vizsgáltuk. Az első kivált termék amorf Mg-Ca-karbonát (Mg-ACC), amely visszaoldódással-újrakicsapódással alakul aragonittá, jellegzetes, orsó alakú mezokristályokat hozva létre. Eredményeink magyarázatot adnak az aragonit képződésére a természetben, Mg-dús oldatokban, és a mezokristályos, hierarchikusan felépülő bioásványok felépüléséről is új ismereteket adnak.

EXCITE2: föld/környezettudományi képalkotó laboratóriumok hálózata
Egy új, négyéves projekt indul a Nanolab részvételével, az EU Horizont program 14,5 millió Eurós támogatásával. Az Utrechti Egyetem vezetésével 18 földtudományi képalkotó laboratórium alkot konzorciumot, mely ingyenes hozzáférést biztosít a legmodernebb elektronmikroszkópos, röntgen-tomográfiás, Raman és egyéb spektroszkópos technikákhoz. 2024 áprilisától várjuk a külföldi partnereket, akik a Nanolab Talos TEM által nyújtott lehetőségeket szeretnék használni, olyan kutatási témákban, melyek a csoportunk környezeti ásványtani portfóliójához illeszkednek.

Mágnesessé tett baktériumok - Nature Nanotechnology cikk
A mágneses baktériumok sejten belül mágneses nanokristályokat választanak ki, amelyek révén a sejt a külső mágneses tér által meghatározott irányú mozgást - magnetotaxist - végez. Régi cél, hogy nem-mágneses mikroorganizmusokat magnetotaxisra képessé tegyünk, azonban eddig ez csak egyetlen baktériumtörzs esetében sikerült. Most azonban a Bayreuthi Egyetem mikrobiológusai, Marina Dziuba, Franck-Dietrich Müller és Prof. Dirk Schüler egy mágneses baktérium (M. gryphiswaldense) magnetoszóma szintézist szabályozó génjeit (kb. 30-at) sikeresen átültettek több nem-mágneses törzsbe, amelyek ezután maguk is nanomágneseket termeltek sejtjeiken belül. Az újonnan mágnesessé tett törzsek között jól tenyészthető, biotechnológiai szempontból jól használhatók is vannak, megnyitva ezzel az utat sokféle mágneses diagnosztikai és terápiai orvosi alkalmazás előtt. A Nanolab részéről elektronmikroszkópos mérésekkel járultunk hozzá a munkához, a genetikailag módosított törzsek sejtjeiben képződő sokféle nanorészecske szerkezetét és összetételét határoztuk meg.


Befejeződött az építkezés a Nanolab körül (2023 szept)
Elérkezett a várva várt pillanat, befejeződött az építkezés a Nanolab körül. Elkészült előttünk a mélygarázs, több szép sportpálya és egy új park. De legfőképpen megszűnt a zaj, por és "földrengés". Belülről is szépült a labor, a falakon téli kiállításunk képei láthatók. Ezentúl tehát nyugodt és kulturált körülmények között várunk minden laborhasználót.

Nanolab-os PhD és MSc
Molnár Zsombor a Nanolab történetének első PhD fokozatát szerezte, summa cum laude minősítéssel. Dolgozata a karbonátok heterogén nukleációjáról szól, több cikk készült munkájából (lásd a publikációk között). Kövér Regina vegyész MSc oklevelet szerzett (jeles minősítéssel), dolgozatában az algák polifoszfát zárványainak összetételét vizsgálta. Gratulálunk, és további sikereket kívánunk Zsombornak és Reginának kutatómunkájukban.

Díjeső (2022-23)
Az elmúlt évben csoportunk több tagja is tudományos díjat kapott. Dódony István emeritus professzor, aki a tanácsaival segíti munkánkat, az ásványtan és kristálykémia területén alkotott életművéért Eötvös József Koszorú kitüntetésben részesült, melyet a tudomány ünnepén az MTA elnökétől vett át. Németh Péter (szintén "külsős" együttműködő partner) a gyémánt nanoszerkezetek vizsgálatában elért eredményeiért Akadémiai Díjban részesült, melyet az MTA közgyűlésén vehetett át. Molnár Zsombor a Magyar Mikroszkópos Társaság éves konferenciáján, Siófokon tartott előadást, mely a közönségszavazatok alapján elnyerte a "Legjobb Fiatal Kutatói Előadás" díját. Pekker Péter a "Mérnöki Kar Kiváló Munkatársa" kitüntetésben részesült, melyet a rektor és a dékán adott át a tanévzáró ünnepségen. Minden kitüntettnek gratulálunk, és további eredményes munkát kívánunk!

Megjelent Imran Uddin könyve
Csoportunk tagja, Dr. Imran Uddin “Synthesis and applications of nanomaterials and nanocomposites” című könyve (Irfan Ahmad szerzőtárssal közös szerkesztésben) megjelent a Springer kiadónál. A könyv egyes fejezetei változatos nanorészecske szintézismódszereket tárgyalnak, míg a második része a nanokompozitok alkalmazási területeiről szól. Gratulálunk a Szerzőnek! Imran tavaly csatlakozott hozzánk Indiából, és a Pannon Egyetemen elsősorban biomimetikus nanorészecske szintézissel foglalkozik: biológiai felületekre választ le katalitikus tulajdonságokkal rendelkező nanokristályokat; a képződő kompozitok például vízszennyező szerves anyagok bontására alkalmasak.

Mezokozmosz kísérlet - 2023 május
Egész hónapban egy különleges kísérletünk fut a tihanyi BLKI-ban: a Balaton partjára telepített “mezokozmosz” infrastruktúra lehetőséget ad arra, hogy a természetes viszonyokhoz (azaz a Balatonhoz) közelítő körülmények között, de mégis szabályozott módon vizsgáljuk a tavi üledékképződést és foszfor forgalmat. A berendezés 12 tartályában hármasával változtattunk egy-egy paramétert (algatenyészet hozzáadása, agyagásvány hozzáadása, fűtés), így három párhuzamos mérésével tudjuk követni az algavirágzás kiváltotta karbonátkicsapódást, valamint a foszfor mozgását az algák és üledékásványok között. Bár a kísérlet még folyik, a klorofill és oldott foszfor mérések és a kivált anyagok TEM vizsgálata alapján már látszik, hogy érdekes eredményeink lesznek.

Dolomit képződése a Fertő-tóban
A dolomit egy “problémás” ásvány, mivel bár óriási mennyiségben képződött üledékes környezetekben a földtörténeti múltban, 200 évnyi kutatás sem igazán tudta megfejteni, hogyan képződhet földfelszíni körülmények között. Az ásvány képlete CaMg(CO3)₂, szerkezetében a Ca és Mg atomok rendezetten, egymással váltakozó rétegekben helyezkednek el. A Crystal Growth and Design folyóiratban megjelent új tanulmányunk a dolomit képződését új megvilágításba helyezi. Nagyfelbontású elektronmikroszkópos felvételek szerint a Fertő-tó finomszemcsés karbonátos iszapja jelentős részben olyan dolomitból áll, amelynek néhány nm-es doménjei a Mg-tartalmú kalcit mátrixába ágyazódnak (melyben a Ca és Mg nem rendeződik). A két ásvány koherens szerkezetet alkot. A nanoméretű dolomit valószínűleg a tó fluktuáló kémiai környezetében a Mg-tartalmú kalcit visszaoldódásával, majd a termodinamikailag stabilabb, de kinetikailag gátolt dolomit újrakicsapódásával jön létre, agyagásványok által határolt reakcióterekben.

A tudomány esztétikuma - kiállítás TEM felvételekből
Új vizekre evezünk egy "képzőművészeti" kiállítás megnyitásával, amelyen változatos transzmissziós elektronmikroszkópos technikákkal készült felvételek láthatók. Célunk egyrészt a nanovilág vizuális szépségeinek bemutatása, másrészt kutatómunkánk megismertetése, a nagyközönség számára befogadható formában. A kiállítás a Pannon Egyetem Aulájában nyílik meg 2023. február 14-én 17:00-kor, és február 28-ig látogatható.

Amorf kalcium-karbonát átalakulásai
Az elmúlt évek kutatásai alapján az amorf kalcium-karbonát (ACC) szinte mindenütt felbukkan, de tűnékeny képződmény, ezért a stabil kalcium-karbonát módosulatok (kalcit és aragonit) kialakulásában játszott szerepe nem tisztázott. Molnár Zsombor friss kísérleti munkája (Geochimica et Cosmochimica Acta) megmutatja, hogy oldott magnézium és foszfor, illetve az oldatban jelenlévő szilikátásvány-felületek miként befolyásolják az ACC stabilitását és átalakulását. Korábbi munkáinkhoz hasonlóan itt is kiderült, hogy a szmektit agyagásványnak különleges szerepe van a kalcitképződésben. A munka eredményei nagyléptékű földtani folyamatok - pl. a karbonát diagenezis, szén-dioxid leválasztás, foszfor körforgalom - szempontjából is fontosak.

18. Téli Ásványtudományi Iskola (2023. febr. 10-11.)
Hagyományos téli iskolánkat idén a Pannon Egyetemen, Veszprémben rendeztük, 70 regisztrált résztvevővel és 21 előadással. A másfél napos, rendkívül intenzív, élénk vitával tarkított programban a hagyományosabb ásványtani területeken túl bepillantást kaptunk az elméleti kémia, szilárdtestfizika, asztrofizika, archeometria és nanotechnológia egyes új eredményeibe. Köszönjük az előadóknak és a hallgatóságnak, hogy az eseményt ismét az ásványtudomány ünnepévé tették.

Üledékképződés a Balatonban
A karbonátásványok képződése a Föld felszínén zajló geokémiai folyamatok fontos eleme: befolyásolja az óceánok és a légkör összetételét és egyes biológiai folyamatokat. A Balaton egy „karbonátgyár”, amelyben a karbonátásványok képződésének részletei tanulmányozhatók. Egy kétéves időszakon keresztül mértük a befolyókkal és a csapadékkal a Balatonba érkező, illetve becsültük a tóban kiváló ásványok mennyiségét. A mai üledékképződés 90%-át teszik ki a vízből kicsapódó karbonátok, melyeknek összetétele tükrözi a tó „töménységét”: alacsony vízszint esetén Mg-ban dúsabb szemcsék válnak ki. Mivel a karbonátásványok a foszfát adszorpciója révén a tavi tápanyagforgalomban is fontos szerepet játszanak, az üledék ásványfrakcióira vonatkozó adataink az algavirágzások kiváltó okainak megértéséhez is hasznosak.

Mágneses aeroszol részecskék benzines autókból
Elsősorban Nyirő-Kósa Ilona és korábbi MSc diákunk, Faizan Ahmad munkája eredményeként új cikkünk jelent meg az Atmospheric Environment X folyóiratban. A tanulmány mind a belső égésű motorokból, mind az autók fékrendszeréből származó mágneses nanorészecskék szerkezetét és összetételét taglalja, összehasonlítva a városi levegőből gyűjtött mágneses részecskékkel. Úgy tűnik, a városi levegőben leginkább a kipufogóból származó, néhány grafénréteggel burkolt magnetit nanorészecskék vannak jelen uralkodó mennyiségben.

Karbonátos Workshop (2022 július 4-5)
Geochemistry and Mineralogy of Calcium Carbonate Polymorphs - ezzel a címmel Németh Péter szervezett nemzetközi konferenciát Veszprémben, az MTA területi bizottságának (VEAB) székházában. Személyesen vagy zoom-on a karbonátok geokémiájának és kristálytanának számos ismert szakértője vett részt. Csoportunkból Pekker Péter a protodolomit szerkezetéről, Molnár Zsombor a kalcium-karbonát polimorfok heterogén nukleációjáról és az aragonit szerkezetéről, Pósfai Mihály a tavi karbonátképződésről tartott előadást. Reméljük, hogy új kutatási együttműködések sarjadnak az eseményből.

Építkezés a labor körül (2022 június)
Veszprém készül a 2023-as Európa Kulturális Fővárosa szerepre, ezért a város jelenleg egy hatalmas építkezéshez hasonlít. Többek között az egyetemen, a laborunk előtt mélygarázs épül. Eddig néhány áramszüneten kívül a bontással járó brutális döngetés, az ásás és a por nem befolyásolta a TEM méréseket, reméljük, a további megpróbáltatásokat is szerencsésen átvészeljük.

A Környezeti Ásványtan Kutatócsoport sikeres pályázata (2022. május)
2022. július 1-jétől öt évig a Környezeti Ásványtan Kutatócsoport az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) támogatott kutatócsoportjaként végezheti tovább munkáját. A támogatás lehetőséget nyújt számunkra új, interdiszciplináris kutatások megkezdésére, elsősorban a bioásvány-képződés és a mikroorganizmusok tavi foszforciklusban játszott szerepének tisztázására.

Különleges bioásványok
Laboratóriumunk TEM mérésekkel járult hozzá két frissen megjelent tanulmányhoz, melyek új bioásványképződési módokat írnak le. A Yeseul Park és Damien Faivre (CEA Cadarache, Franciaország) vezetésével folyó kutatás kimutatta, hogy egy mágneses baktérium szokatlan helyen, a periplazmában választ ki réz-szulfid nanorészecskéket, ha rézgazdag tápoldatban tenyésztik. Egy másik tanulmány Laurence Garvie (Arizona State University) vezetésével (és Németh Péter közreműködésével) egy stabil, hidratált amorf kalcium-karbonát bioásványt írt le egy különleges élőlényben, a cservirág nyálkagombában.

Téli Ásványtudományi Iskola, 2022. jan. 28-29.
A Téli Ásványtudományi Iskolát 17 éve rendezzük meg minden januárban. A hagyományosan hazai rendezvény - ami tudományos továbbképzés és konferencia egyben - az utóbbi két évben az online rendezés révén nemzetközivé vált. Idén a kiemelt téma "Nanojelenségek globális követkeményekkel". Az alakulóban lévő program és a regisztráció itt található, szeretettel várjuk a résztvevők jelentkezését.

Újabb Nanolab-os hallgatók vették át diplomájukat (2021. július)
Lázár Anett (a képen jobbra) vegyész mesterszakon végzett, az ikait (kalcium-karbonát-hexahidrát) szintéziséről és átalakulásairól írt szakdolgozatot, Németh Péter témavezetésével. Kövér Regina (a képen balra) kémia alapszakon szerzett oklevelet, szakdolgozatában balatoni halak hallócsontjainak összetételét, szerkezetét, környezetjelző szerepét vizsgálta (Molnár Zsombor és Pósfai Mihály témavezetésével). Mindkét hallgató TDK díjat is nyert. Szívből gratulálunk, és a további kutatómunkához sok sikert kívánunk!

Magnetit mezokristályok és egy új kristálynövekedési mechanizmus
A Nanolab elektrontomográfiás mérésekkel járult hozzá Kuhrts et al.: "Wettability of magnetite nanoparticles guides growth from stabilized amorphous ferrihydrite" című, JACS folyóiratban megjelent cikkéhez. A biomineralizációhoz hasonló magnetitszintézis során először amorf vas-oxid prekurzor képződik. Lényeges, hogy az oldatban szintén jelenlévő poliarginin stabilizálja az amorf prekurzort. Amikor mégis magnetit kristálycsírák képződnek, a még oldatban lévő amorf anyag a magnetit felületét nedvesítve növeli a kristályok méretét. A nedvesítés mértéke (a kontaktszög) pH-függő, ezért a pH változtatásával egyszerű magnetitkristályok, vagy sok egységből álló, de egykristály jellegű mezokristályok képződnek. Az eredmények egyrészt magyarázzák, hogyan képződnek a furcsa, karfiolszerű magnetit mezokristályok, másrészt egy új kristálynövekedési mechanizmust írnak le, amelyet szabályozott kristálynövesztésre lehet felhasználni.

Agyagásványok hatása a karbonátképződésre
Megjelent a Környezeti Ásványtan Kutatócsoport - szerintünk - fontos publikációja: Molnár Zsombor et al. (Earth & Planetary Science Letters) cikke a tavi karbonátképződés kísérleti vizsgálatáról szól. Ha van az oldatban szmektit agyagásvány, akkor a karbonátok azon válnak ki - az agyag egyrészt gyorsítja a kalcitkiválást, másrészt Mg-tartalmú oldatban, hosszabb érlelés során protodolomit képződését eredményezi. Az agyag-karbonát kölcsönhatások valószínűleg nem korlátozódnak sekély tavakra, hanem a tengerben, talajban, üledékben is fontosak lehetnek.

Sugárérzékeny kaolinit nanotekercsek - új cikk
Megjelent Makó et al. (Appl. Clay Sci.) cikke kaolinit nanotekercsek alakjáról és szerkezetéről. Igen büszkék vagyunk erre a munkára: mivel az anyag rendkívül sugárérzékeny, alighanem a világon elsőként sikerült nagyfelbontású felvételeket készítenünk és ezek alapján a szerkezetet jellemeznünk.

Hatlábú vendégek
Általában minden látogatót szívesen fogadunk, de az utóbbi időben a kellemetlen vendégek is megsokasodtak: télen márványos poloskák, nyáron hangyák! Egyik reggel viszont ez a szép szarvasbogár várt minket a falon, ma pedig egy nagy imádkozó sáska az ablakpárkányon.

Három Nanolab-os hallgató sikeresen végzett, gratulálunk!
2020. júniusában három hallgató védte meg a Nanolab közreműködésével készült szakdolgozatát, mindannyian jeles minősítéssel: Winfred Nyokabi (környezettudomány MSc): Potential disolution of calcium carbonate shells in a freshwater environment; Faizan Ahmad (környezettudomány MSc): Properties and possible sources of magnetic nanoparticles in the urban atmosphere; Tóth Bálint (kémia BSc): Háztartási hulladékégetésből származó egyedi aeroszol részecskék jellemzése. Gratulálunk végzett hallgatóinknak, témavezetőiknek és a munkájukat segítő munkatársaknak! (A csoportképen balról jobbra: Molnár Zsombor, Rácz Kornél, Winfred Nyokabi, Faizan Ahmad, Nyirő-Kósa Ilona, Pósfai Mihály, Pekker Péter; külön: Tóth Bálint; a témavezetők-közreműködők közül hiányzik a képről Balogh Csilla, Balaton Limnológiai Intézet, Tihany)

Amorf kalcium-karbonátot gyártó baktériumok a Baradla-barlangban - új cikk a Scientific Reports-ban (2020. május)
A Baradla-barlang cseppkövein élő baktériumok egy olyan különleges karbonátot állítanak elő és képesek azt hosszú ideig stabilizálni, amelynek kulcsszerepe van a karbonátképződés és a biológiai ásványosodás megértésében - erről szól Enyedi Nóra, Németh Péter és szerzőtársainak új cikke, melynek következtetései jelentős részben a Nanolab-ban végzett méréseken alapulnak.

A Nanolab működik a járvány alatt, de csökkentett üzemmódban (2020. március-április)

Március 12-től további értesítésig a Nanolab nem fogad külső vendégeket. A méréseket folytatjuk, de mivel egyszerre csak egy munkatárs lehet a laborban, a normálisnál kisebb kapacitással tudunk dolgozni.

Vendég Ausztráliából (2020. január)
Silvia Frisia professzor, a University of Newcastle kutatója egy hétig a Nanolab vendége. Dolomit mikroszerkezeteket, barlangi karbonátokat és recens sztromatolitok szerkezetét vizsgáljuk.

Nagyüzem, 2019. nyara
Három hallgató nyári gyakorlata, új programok beindítása bioásványos és aeroszolos témákban, folyamatosan bővül a Nanolab kutatási portfóliója.

Vendég Potsdamból
Lucas Kuhrts PhD hallgató az elektrontomográfia módszerét tanulja, magnetit mezokristályok morfológiájának meghatározására.

Ünnepélyes laboravató, projektzárás, elektronmikroszkópos előadóülés - 2018. október 2.

A Nanolab átadása. A délutáni programban neves előadók tartottak elektronmikroszkópos kutatásaikról előadásokat: Peter Buseck, Rafal Dunin-Borkowski, Aleksander Recnik, Pécz Béla és Németh Péter.


Nanopiknik, 2018 szept.
A Pannon Egyetem munkatársai még a hivatalos megnyitó előtt, a Nanopikniken megismerhették az új laboratóriumot.



Felhasználók betanítása
A nyáron folyamatosan zajlott az új TEM felhasználók "kiképzése" - reméljük, sokan fogják használni a Talos-t!

Megérkezett a Talos!
Megérkezett a Talos transzmissziós elektronmikroszkóp május 14-én. Némi izgalom után a helyére került és megkezdődőtt az installálás.

Apreo SEM működik - 2017. december 4.
Az Apreo pásztázó elektronmikroszkóp beüzemelése a terveknek megfelelően halad. Az első felvételek elkészültek, és megérkezett a mikroszkóp tartozéka, az EDAX energiadiszperzív röntgendetektor (EDS) és visszaszórt elektrondiffrakciós detektor (EBSD) is.

2017. november 29.
Megérkezett az ionsugaras vékonyító készülék, amellyel a TEM vizsgálat számára alkalmas, ultravékony minták előállíhatók a „kemény” anyagokból. A műszer - a minta mechanikai előkészítése után - Ar ionokkal bombázva erodálja a minta felszínét. A készüléket átmenetileg a C127/4-es laborban helyeztük el. Végleges helye a TEM új épületében lesz.

Nanolab építkezés - 2017. november 20.
A TEM laborépület falai már állnak, kivéve a mikroszkóp helyiségét – ennek pinceszintjében elkészült az 50 tonnás betontömb, amely a mikroszkóp rezgésmentes elhelyezését biztosítja, a pincefödém betonozása a következő héten zajlik.

Megjött a SEM - 2017. november 16.
Megérkezett az Apreo FEG-SEM! A mikroszkóp felszállítása az Anyagmérnöki intézetbe, a C épület 3. emeletére sikeresen lezajlott (nem volt izgalommentes). A kicsomagolás után megkezdődik a műszer üzembe helyezése, ami várhatóan 3-4 hetet vesz igénybe.