Středa

6. července 2022

Nyní

13°

Zítra

12°

Svátek má

V laboratořích vidím svět, jaký bude za dvacet let, říká talentovaný vědec

20. 3. 2022

V laboratořích vidím svět, jaký bude za dvacet let 9 snímků
Zkoumá svět, který pouhým okem nevidíme a kde jedna částice má sílu jedné tisíciny lidského vlasu. Sám o něm mluví jako o „nano“ a vkládá do něj velkou budoucnost. „Musíme být připraveni na to, že s nanotechnologiemi přijde nová průmyslová revoluce,“ říká Ondřej Havelka (25). Vlastně se dá říct, že se na ní sám podílí. Za unikátní objevy byl coby výzkumník Technické univerzity v Liberci, ale původem z Trutnova, oceněný ministrem školství, mládeže a tělovýchovy.

Co přesně zkoumáte?
Zabývám se hlavně laserovou syntézou pokročilých nanočástic, za kterou jsem obdržel prestižní cenu od ministra. Ve zkratce: Intenzivní paprsky světla směrujeme do materiálu ponořeného v kapalině a tím z něj postupně uvolňujeme nanočástice. Takové ultramalé kuličky, jejichž rozměr je řádově deset na mínus devátou metru. Uvádí se, že průměr lidského vlasu je zhruba osmdesát až sto mikrometrů. Když takový vlas rozkrojíte na tisíc kousků, tak se dostanete na velikost nanočástic.

Z jakých materiálů vyrábíte nanočástice?
Z kovů, dáváme více různých atomů dohromady, což je unikátní. Různé typy atomů předávají částicím mnoho různých vlastností. Když do nich přidáme feromagnetický materiál, můžeme s nimi pomocí magnetů pohybovat, když extrémně vzácné kovy jako paladium nebo bismut, můžeme částici uplatnit na urychlování chemických reakcí. Nedávno jsem obdržel výzkumný grant, který má za úkol objevit způsob jak odstranit antibiotika z vody pomocí takových nanoslitin a přirozeného slunečního světla.

Proč by se měla ničit antibiotika?
Souvisí to s jejich nadužíváním a extrémní stabilitou ve vodě. Bakterie uvnitř vody si na antibiotika zvykají a tvoří se z nich superbakterie, jako je například MRSA (zlatý stafylokok), které už ale není možné ničit pomocí běžných antibiotik. Vznikají tak extrémně rezistentní druhy bakterií, které můžou útočit na člověka samotného a navíc zcela změnit vodní ekosystém. Odhaduje se, že za pár let antibiotika nebudou fungovat vůbec. Přejdeme tak do doby postantibiotické, kdy se běžné bakteriální nemoci budou muset léčit jiným způsobem, nebo na ně budou umírat miliony lidí.

Jak ještě může nanosvět ovlivnit medicínu?
Možnými aplikacemi jsou výroba umělých lidských orgánů, či doručování léčiv ukotvených na nanočásticích do určené části těla. Když dnes berete běžná léčiva, musíte jich do těla dostat hodně a stejně nemáte jistotu, že se dostanou tam, kam mají. V budoucnosti to může fungovat tak, že náš nanomateriál doručí léčivo v těle přímo tam, kde bude skutečně potřeba. Mluvíme tak o tzv. nanorobotech.

Mě jako laikovi to zní jako sci-fi.
Chápu. Dá se říct, že v tuto chvíli máme před sebou v laboratořích svět, jak bude vypadat za pět až dvacet let. Musíme být připraveni na to, že zejména díky nanotechnologiím nastane nová průmyslová revoluce. Otázkou je, zda nám již nevypukla. Vzpomínáte na génia reklamy Horsta Fuchse, jak v televizním teleshoppingu prodával všechny ty sady nožů nebo přípravek sloužící k ochraně karosérií? Podle mě budoucnost reklam bude založena na tom, že výrobky jsou z nanomateriálů nebo zhotovené pomocí nanotechnologií.

Pořád se nemůžu zbavit dojmu, že zkoumáte něco, co lidé nemůžou vidět, na co si nemůžu sáhnout…
Výsledky vidět můžou. Například chytrý telefon je výsledkem mnoha podobných laboratorních výzkumů. V roce 2004 totiž profesor Geim a profesor Novoselov objevili grafen, supertenkou formu uhlíku. Od té doby ho máme v displejích chytrých telefonů.

Na čem nyní pracujete?
Aktuálně se zabýváme dvěma typy výzkumů. Čistým, základním výzkumem, což si můžete představit něco jako teoretickou fyziku, kde se snažíme najít nové jevy a dosáhnout pokroku. A zároveň se zabýváme aplikací, která je zajímavější pro lidi, například pro už zmíněnou degradaci antibiotik. Nebo na čištění vody od organických znečišťovadel z chemického průmyslu, či pro oblast magnetoreologie. Obecným cílem je dosažení toho, aby se laserová syntéza stala hlavním konkurentem přípravy nanočástic k moderním chemickým metodám. Připravujeme založení vlastní nanotechnologické firmy, která by dodávala nanočástice vytvořené laserem. Pokud se to povede, vznikne část nového laserového průmyslu, který by nabídl možnost jak by se naše planeta mohla vyhnout utopení v chemickém odpadu.

Jak dlouho trvá, než se nanovědec dopídí finálního výsledku?
Zabývám se hromadou projektů. Než se ale jeden takový dokončí, tak to může trvat rok až tři, v dobrém případě. Když je výzkum komplikovaný na interpretaci výsledků, tak to klidně může trvat pět až deset let. Není to běh na krátkou trať.

Předpokládám, že na výzkum asi nejste sám?
K vědě mě přivedl Dr. Rafael Omar Torres-Mendieta, jež se stal mým „výzkumným otcem“. Během posledních let jsme založili výzkumný tým na Oddělění environmentální chemie Ústavu pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovace Technické univerzity v Liberci. Jedná se o mezinárodní tým, krom Rafaela, který je z Mexika, jsou zde kolegové z Indie, Egypta, Itálie nebo Turecka. Věda vždycky byla, je a bude mezinárodní. Je potřeba vyjet do světa, pro vědu je to nezbytné. Nelze dělat vědu jako lokální záležitost. Pokud se to dělá jinak, jedná se bohužel o velké nepochopení vědy a jejího smyslu. Je potřeba tvořit výsledky, kterých si všimnou vědci ve světě, aby činnost přinesla nějaký dopad a nezahrabaly se „jen do šuplíčku“.

Kdy jste na sobě poznal, že chcete být vědcem?
Dlouhé roky jsem vědcem být nechtěl, protože mi to všichni předhazovali, mně se to protivilo. Neuměl jsem se s tím vyrovnat. Už ve čtrnácti mě spolužáci a někteří vyučující z trutnovského gymnázia posílali rovnou na vysokou školu. Já se pak ukryl na relativně neznámou univerzitu a doufal, že se mně to vyhne, ale nakonec mě to stejně dohnalo. I když se nezabývám teoretickou fyzikou ani čistou matematikou, tak mě to dohnalo v podobě experimentálního výzkumu a nanotechnologií. Už mám v Liberci dostudováno, momentálně si dělám doktorát a chystám se na mezinárodní stáž. Čas na univerzitě využívám krom výzkumu také k přednášením pro studenty nanotechnologií a bioinženýrství.

Váš výzkum ocenil ministr školství, mládeže a tělovýchovy. Potěšilo vás to?
Vážím si toho. Velký dík za to patří podpoře našeho týmu a vedení univerzity. Cenu ministerstvo uděluje za mimořádné výsledky, oceňováni jsou studenti všech oborů univerzit v Česku - přírodovědných, technických, uměleckých i humanitních.

Pavel Cajthaml
pavel@trutnovinky.cz
Foto: Studentská komora Rady vysokých škol ČR, Alex Macciani, Sára Šindelářová, Lubomír Slavík, Adam Pluh