Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Objevuji dvourozměrný svět

Publikováno: Vesmír 95, 142, 2016/3
Obor: Chemie
Rubrika: Rozhovory

Svět, v němž žijeme, je trojrozměrný. Ale objev grafenu, nové strukturní formy uhlíku, otevřel vědcům i dvourozměrný svět nových materiálů. Do něj se ponořil i fyzikální chemik Michal Otyepka. Před pěti lety stál při objevu fluorografenu, na další výzkum dostal před nedávnem prestižní ECR grant. „Nyní můžeme hlouběji proniknout do světa 2D materiálů, pochopit jeho chemická pravidla. A také předpovědět vlastnosti nových struktur, připravit je a aplikovat v unikátních technologiích.“

Co si vlastně pod pojmem dvourozměrný svět materiálů představit? — Uhlíkové nanomateriály jsou tak malé, že v našem trojrozměrném světě nemá smysl některé jejich dimenze brát v úvahu. U fullerenů nemluvíme o objemu, považujeme je za body, tedy dokonce bezrozměrný materiál, uhlíkové nanotrubičky považujeme za „vlákna“ čili formálně jednodimenzionální materiály a grafen se svou obrovskou plochou povrchu – gram grafenu by pokryl plochu hokejového hřiště – je dvourozměrný. Vědci ho proto označují jako 2D materiál.

Čeho chcete na tomto poli dosáhnout vy? — Máme vizi, že pochopíme pravidla chemie 2D materiálů, což nám umožní cíleně syntetizovat grafenové deriváty. Jinými slovy budeme schopni připravovat širokou rodinu chemických sourozenců grafenu, superfunkčních materiálů, možná s mnohem zajímavějšími vlastnostmi, než má grafen samotný. Bez zajímavosti není ani možnost zpětně vytvářet z grafenových derivátů trojrozměrné materiály s novými vlastnostmi.

Jako například? — Chtěli bychom těmto lehkým materiálům cíleně vtisknout několik žádoucích vlastností zároveň. Věříme, že budeme řídit jejich vodivost, elektronické a optické vlastnosti, magnetismus, rozpustnost v různých prostředích a podobně. Je jedno, jestli budou jednoho dne tyto nové materiály detekovat molekuly v lidském těle, toxické látky v životním prostředí nebo se budou využívat v katalytických či elektronických aplikacích, jestli utiší hlad po nových nekovových materiálech. Možných aplikací je nekonečně mnoho.

Před pěti lety jste už s jedním sourozencem přišel: ve vaší laboratoři se zrodil fluorografen. Jaké má vlastnosti? — Když ke každému uhlíkovému atomu navíc připojíme atom fluoru, vznikne fluorografen. Coby fluorovaný uhlovodík je podobný teflonu, jehož výborné povrchové vlastnosti všichni využíváme v kuchyni. Je ale také nejtenčím izolantem na světě. Nedávno jsme dokázali, že jej můžeme chemicky, za „něžných“ podmínek, přeměnit a vytvořit řadu dalších grafenových derivátů s unikátními senzorickými, magnetickými i hydrofilními vlastnostmi.

V čem se fluorografen liší od grafenu? — Grafen je velmi lehký, pevný, mimořádně dobře vede elektřinu a teplo. Ale přece jen má drobné nevýhody. Nemá příliš rád vodu, je velmi málo reaktivní a má nulovou šířku zakázaného pásu, tedy chová se trošku jako kov, což omezuje jeho využití v klasických elektronických zařízeních. Fluorografen je vynikající izolátor, ale dnes se ukazuje, že jeho nejzajímavější vlastností je jeho reaktivita. Z fluorografenu se podařilo připravit už několik grafenových derivátů. Například thiofluorografen je zajímavý elektrochemický senzor. U fluorografenů je fascinující, jak se jednotlivé vazby uhlík–fluor liší v závislosti na svém okolí. Toho lze využít při cílené náhradě atomů fluoru jinými funkčními skupinami, které pak materiálu vtiskávají nové vlastnosti. S tím si teď „hrajeme“.

Jsem hanácký patriot

Jak jste se vlastně k tomuto supermodernímu oboru dostal? — Když to vezmu úplně od začátku, tak kvantové chemii jsem se začal věnovat vlastně už na gymnáziu. Měli jsme skvělého učitele chemie, ale mě hlavně inspiroval kamarád, který se tehdy vrhl na kvantovou fyziku. Koupil jsem si učebnice a začal je studovat. Volba oboru pak byla jasná, fyzikální chemie. Na Přírodovědecké fakultě jsem přišel do kontaktu s počítačovou chemií, na doktorském studiu jsem chtěl zkoumat, jakým způsobem interagují rostlinné hormony a jejich deriváty s regulačními enzymy buněčného cyklu. Zásadním milníkem ale byl můj postdoktorandský pobyt v Terstu.

Podíval jste se do světa. — Význam zahraničních cest je zásadní, člověk se musí zorientovat v cizím prostředí, naučí se spoustu věcí, seznámí se s cizím jazykem. Je to jak sociálně, tak vědecky přínosné, ale to nebyl ten hlavní vklad pro mou vědeckou budoucnost. Když jsme začali psát první vědeckou práci na téma enzymových reakcí, kolega Paolo Carloni mě často překvapoval svou jednoduchou otázkou: „Why?“ Proč jsem napsal tuhle větu, proč a proč? Naučil mě o věcech velmi důkladně přemýšlet. Dodnes z toho těžím, že si vždy kladu otázku proč. A když si na ni dokážu odpovědět, tak je to pro mne indicie, že téma může být zajímavé.

Máte ještě další zahraniční zkušenosti? — Na delší dobu jsem pak už nikdy neodcestoval, přišla rodina, s ní se dlouhé cestování neslučovalo. Navíc jsem takový domácký typ a nerad cestuju. Ale mé dosavadní zkušenosti mě naučily vážit si toho, co se podařilo vybudovat v Olomouci. Máme vynikající technické vybavení, srovnatelné se špičkovými ústavy v zahraničí, a fungující mezinárodní tým.

V Olomouci máte velmi nadstandardní podmínky pro práci, kupříkladu superdrahý mikroskop. Jak se to povedlo? — Kombinací několika okolností. Už před více lety na fakultě vzniklo skutečně stimulující prostředí. Nám také velmi pomohlo, když vstoupil v platnost systém hodnocení zvaný kafemlejnek, který je neustálým předmětem diskusí. Když člověk vyvine nástroj, tak ho může využít, nebo zneužít. Na Univerzitě Palackého tehdy padlo rozhodnutí, že institucionální rozpočty fakult a kateder se budou odvíjet podle bodů, které získáme z kafemlejnku, což bude reflektovat náš vědecký výkon. Dnes je náš vnitřní systém dělení daleko sofistikovanější, stručně lze říci, že hlavně reflektuje body za impaktované publikace a pufruje velké meziroční výkyvy.

A vy jste měli kvalitní publikace. — Ano, a tím pádem jsme dostali na další výzkum dostatek peněz. Přidaly se pak velké granty z evropských strukturálních fondů, v Olomouci díky tomu vznikla tři výzkumná centra, jedním z nich je i mé domovské Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů. Ale nechci mluvit jen o vybavení, podařilo se nám vytvořit také silný mezinárodní vědecký tým a nastavit systém práce a evaluace výzkumných skupin běžný ve světě. To vše se odráží v tom, že dnes je Regionální centrum pokročilých technologií a materiálů, které vzniklo teprve před pěti lety, jedním z publikačně i citačně nejvýkonnějších center v České republice.

Ještě jste ale nevysvětlil, jak jste se dostal od rostlinných hormonů ke grafenu a nanomateriálům. — To byla dlouhá cesta. Dřív jsem se věnoval výhradně počítačovým simulacím z různých oblastí biomakromolekulárního světa, např. enzymové a ribozymové katalýzy, či skládání proteinů a RNA. Vše vlastně podnítil spolužák Radek Zbořil, dnes generální ředitel našeho Centra RCPTM, který u nás rozvíjel nanomateriálovou chemii a s nímž jsme hledali cesty pro spolupráci. Na začátku jsme naráželi na to, že řada nanomateriálů je až příliš komplexní, aby je šlo simulovat v počítači. Pak ale přišel fluorografen a naše první výpočty ve světě 2D materiálů. Od té doby se naše spolupráce rozvíjí a stále více se věnuji 2D materiálům. Dokonce jsem podnikl odvážný výlet do světa experimentů a rozvinul jsem u nás aplikace inverzní plynové chromatografie pro studium povrchových vlastností práškových nanomateriálů.

Na co použijete peníze získané z ERC grantu? — Přístroje máme, takže na materiál, se kterým pracujeme, neboť ten je extrémně drahý. Například kapalné hélium, které potřebujeme na chlazení, stojí ročně statisíce korun. Tak z poloviny půjdou peníze z ECR grantu na platy postdoků. Chtěl bych sestavit kvalitní mezinárodní tým. Abych zahraniční odborníky získal, musím jim nabídnout konkurenceschopný plat, což znamená minimálně 2000–2500 eur. Jinak by prostě nepřišli.

Budete „lovit“ v rozvojových zemích, nebo i na Západě? — V našem Centru dnes pracují vědci z přibližně dvaceti zemí, takže už můžu porovnávat. U lidí z rozvojových zemí narážím na jeden problém, a to nedostatek kreativního myšlení. Kandidát má dobrý životopis, doporučení, je pracovitý, schopný, ale jen když dostane instrukce: udělej to a to. Já ale od postdoka čekám, že dostane téma, a on sám už si najde cesty, jak je řešit. Po několika zkušenostech raději sahám do západního světa vzdělávání. A co funguje nejlépe, jsou doporučení od kolegů ze světa, člověk se neutopí v hromadách přihlášek a…

Nekupuje zajíce v pytli. — Přesně tak. Za tu dobu, co jsem ve vědě, už znám spoustu kolegů ze světa, se kterými spolupracuji. Věřím, že když je oslovím, najdeme dobré a schopné lidi.

Opět nás čeká změna?

Už jste zmínil kafemlejnek, zdá se, že vám vyhovoval. Jiní jej zato velmi kritizovali. Nyní ale přichází změna v systému hodnocení. Co jí říkáte? — To je složitá otázka. Mohu mluvit za chemii, ne za sociologii nebo matematiku, kde panuje naprosto odlišná situace. Původní myšlenka kafemlejnku byla odříznout suché klestí, jinými slovy, identifikovat týmy, které jsou špatné, a ty dál nepodporovat. To se do jisté míry podařilo, avšak objevila se i negativa, například nadprodukce podprůměrných článků. Dobře také nebylo nastaveno hodnocení aplikovaných výsledků. V krátké budoucnosti má být kafemlejnek nahrazen novým systémem, ale o jeho parametrech se stále diskutuje. Chci věřit, že ponese to dobré z kafemlejnku, například tlak na špičkové impaktované publikace, které odrážejí excelenci.

Hodnotit čistě pomocí počítače a databází může být podle vás tedy výhodou? — V určitém ohledu ano. Je to rychlé a levné. Navíc kafemlejnek prošel v posledních letech mnoha „ozdravnými“ procesy, které hodnocení vylepšily. Já se naopak obávám systému komisí, všichni známe české poměry. Nejprve sestavíme mezinárodní komisi, začneme evaluovat, pak dojdou evropské peníze a my zjistíme, že je to drahé. Někdo řekne, raději ty peníze dáme na granty než na drahá hodnocení, a nahradíme zahraniční hodnotitele komisaři z Česka. A v našem malém rybníce, kde se všichni znají, je vmžiku excelence nahrazena „kamarádšoftem“…

…kdy snadno dojde k pokřivení. — A i kdyby ne a zůstali jsme u zahraničních hodnotitelů: Kdo v těch komisích bude sedět? Špičkoví vědci nemají čas. Vedou velké týmy, řeší granty, přednáší po světě. A tak hrozí, že v komisích budou průměrní vědci, ti holt mají více času. Tím ale k posunu směrem k excelenci rozhodně nedojde. Věřím, že tým, který novou metodiku připravuje, si je všech rizik vědom, a snad se mu podaří nalézt dostatečně robustní systém.

Jste spokojen s přístupem vlády k financování vědy? — Jak vláda rozdělí peníze, je samozřejmě politické rozhodnutí a musí ho udělat. Ale mně na politice české vlády vadí, že zde nevidím jasnou koncepci. Pořád není zřejmé, jaký bude poměr institucionálního a účelového financování. Zda má mít prioritu základní či aplikovaný výzkum, nebo technologický vývoj, zda má víc peněz dostávat Akademie věd, vysoké školy, nebo soukromý průmyslový sektor.

Není v České republice příliš štědře nastavena státní podpora výzkumu a vývoje v soukromém sektoru? — Myslím, že jsme v objemu investic státu do výzkumných a vývojových aktivit soukromé sféry druzí v Evropě. Jasně, i firemní výzkum by měl mít svůj rámec státní podpory, firmy tak mohou získat poznatky, technologické zázemí, know-how, které následně musí využít v inovacích svých technologií a produktů, to se dlouhodobě všem vyplatí. Stejně tak by ale měly firmy investovat do akademického výzkumu – a tady je objem investic velmi nízký. Firmy by měly dávat do výzkumu na zakázku mnohem víc prostředků. Hlavní formou komercializace společných výsledků pak mají být licenční smlouvy, tak jak je to běžné v nejvyspělejších zemích. Až příliš ambiciózní státní podpora firemnímu sektoru může vědeckou spolupráci a účinný transfer technologií spíš poškodit. Myslím, že v tomto směru je vidění základního výzkumu průmyslem v Česku krátkozraké.

Některé osvícené firmy už ale s vysokými školami spolupracují. — Věřím, že se situace zlepší, zejména některé velké korporace začínají výzkum či mladé talenty podporovat. My už několik let spolupracujeme s americkou divizí firmy Procter and Gamble, která zajímavou částkou v řádu milionů podporuje náš výzkum v oblasti počítačového studia prostupu látek biologickými membránami. Při jednání s nimi je vidět, že na podporu základního výzkumu jsou zvyklí a jsou jí velmi otevření.

Možná byste měl jít do politiky, bít se o vědu? — Ne, ne. S funkcemi končím na pozici vedoucího katedry.

Studenti se neptají

A učit vás baví? — Baví, hodně. Je to stimulující, člověk se naučí mluvit, myslet v souvislostech, uvědomí si řadu věcí. Kupodivu se spousta otázek skrývá v těch úplných základech jednotlivých předmětů. Takže ano, výuku mám rád.

Ptají se vaši studenti často „Proč?“ – jako kdysi váš školitel v Itálii? — Upřímně, tohle mne trochu frustruje. Učím „ svobodnou generaci“, ale nezažívám, že by se ti svobodní lidé na přednáškách ptali. Že by někdo něco nastudoval a přišel s problémem, o němž chce diskutovat, to se mi snad za dosavadní kariéru nestalo. No, možná párkrát, ale to pak byli zcela výjimeční studenti. Někteří se vrátili ze zahraničních stáží a dnes pracují po mém v boku.

Čím to podle vás je? Málo talentů, hodně „masy“? — Velmi talentovaných studentů jsem poznal jako šafránu, spočítal bych je na prstech jedné ruky. Nechci generalizovat, nechci kritizovat předchozí generaci, možná zobecňuji špatně. Rozdělení intelektu řídí Gaussova křivka, ale nabídka studia je dnes velmi široká a my tady určitě saháme do chvostu Gaussovy křivky hlouběji než dříve.

Nadaní studenti dnes také mohou a odcházejí do zahraničí. Řekněte mi, čím je přilákat zpět? — V zásadě jsou asi dvě možnosti. Síť excelentních pracovišť vedených renomovanými vědeckými osobnostmi, kam se budou moci vrátit. Nebo vytvoření podmínek pro nastartování vlastní vědecké kariéry. To v Česku není jednoduché, protože náš grantový systém na to není dostatečně flexibilní.

Co s tím? — Samotné instituce by podle mne měly podporovat mladé navrátilce, talenty. Měly by si založit jakýsi rizikový kapitál, podporovat mladé vědecké naděje „rizikovým grantem“. Kdyby si například vysoká škola vyčlenila z rozpočtu 50 milionů korun pro pár startujících skupin, vrátilo by se to nejen jí, ale i celé společnosti. Pomohlo by to obnovit a vyčistit poněkud stagnující prostředí. Podpora mladých je nejdůležitější věc, kterou bychom měli udělat. Český grantový systém tento bod dlouhodobě podceňuje. Zavedení juniorských projektů Grantovou agenturou ČR je krok správným směrem.

Na co byste vábil mladého kolegu, studenta, který teď dejme tomu dokončil doktorát na Kolumbijské univerzitě, do své laboratoře? — Kdyby se měl někdo vrátit do mé skupiny, tak mu řeknu: přicházíš do centra, které má špičkové vybavení na materiálový výzkum a jasně stanovené cíle, dostaneš k ruce studenta Ph.D., startovní rozpočet. Pokud budeš chtít být samostatný, tak ti dám dva roky na to, aby sis napsal grantovou žádost a sehnal si vlastní grantové zdroje, zorientoval se ve výzkumu. Pokud by tyto možnosti selhaly, zkusil bych nalákat ho na nějakou pěknou českou Aničku, tady je naše světová excelence, na rozdíl od té vědecké, nesporná.

Co byste vzkázal mladým lidem, kteří o dráze vědce uvažují nebo sní? Kvůli čemu to stojí za to? — Je to jistá forma dobrodružství. Objevujete nepoznané, můžete vstupovat tam, kde nikdo předtím nebyl. K vědě patří i jistá míra svobody a nezávislosti, šéfové jsou většinou rozumní lidé, člověk může pracovat také úplně sám, takže pro „individuality“ je to jedno z možných uplatnění. Určité riziko neúspěchu se pak zase pěkně vrací v radosti, pocitu zadostiučinění, když na něco přijdu první, když se o tom ví ve vědecké komunitě. No a další plus je prostředí mladých tvůrčích lidí.

A odvrácené stránky? — Těch může být také hodně. Když je člověk zažraný do své práce, rodina strádá, ne všichni to zvládnou. Já mám skvělou manželku, která je tolerantní, chápající, ale vědec prostě nemá pracovní dobu od – do, ve vědě je pořád. Co si vymyslel, někdy v reálu nefunguje. Pokud obětuje vše, ale úspěch ne a ne přijít, nedaří se, je to hodně frustrující. To jsou výhody a nevýhody tohoto dobrodružství.

Zažíváte dobrodružství, máte i nějaký vědecký sen? — Uvést v život pravidla 2D chemie a cíleně připravovat 2D materiály. Z předchozích výsledků to vypadá, že to bude fungovat. Z toho bych měl radost, to by celé Centrum posunulo o kus dál. To je můj nejbližší cíl. V grafenové oblasti panuje tvrdá konkurence, rychlost výzkumu zde bere dech, a tak budu rád, když vydržím to šílené tempo.

Přál byste si také vidět své výsledky zhmotněné v reálném světě? Neuvažujete o nějaké své vlastní spin-off firmě? — Přemýšlel jsem, co mě uspokojuje. Když člověk překoná určitou metu, vidí další, a už když ji překonává, další… nekonečná spirála. Je úžasné vidět, že jeho věc vstupuje v reálné aplikace, prodává se, je po ní hlad, někomu pomáhá, to musí být obrovská satisfakce. Ale nevím, zda bych se dokázal pohybovat v podnikatelské sféře. Pořád cítím, že moje role je být co nejblíž vědě samotné. Pokud na mé výsledky navážou další generace a výzkum najde reálné uplatnění, bude to satisfakce, o které sní snad každý vědec.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201603_142-145.pdf (335 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky