Vždycky tvrdil, že na doktorát nepůjde. Teď je dokonce postdokem v Santa Barbaře

Dobré náladě přispívá azurová obloha a kalifornské slunce. Už téměř rok je postdoktorandem na univerzitě v turisticky oblíbené Santa Barbaře. A to i přesto, že nikdy nechtěl dělat ani doktorát. Na CEITEC VUT se zabýval elektronovou paramagnetickou rezonancí (EPR).

Kdo Vás nakonec přesvědčil k doktorskému studiu?

Začnu trochu zeširoka. Studoval jsem bakaláře a magistra na Fyzikálním inženýrství VUT pod vedením dr. Michala Pavery, se kterým jsme teď přátelé. On se mě po studiu ptal, jestli nechci k němu, a já odmítl, že už potřebuju změnu. Pak mě seznámil se svým kamarádem docentem Petrem Neugebauerem z Německa, který zrovna otevíral novou vědeckou skupinu na CEITEC VUT. Byl to mladý charismatický vědec. Velmi na mě zapůsobil, čímž mě nakonec zlákal do doktorátu. Změnil jsem své téma zaměření z STM mikroskopů na elektronovou paramagnetickou rezonanci, čímž začalo mé studium na CEITEC.

CEITEC: Vždycky tvrdil, že na doktorát nepůjde. Teď je dokonce postdokem v Santa Barbaře

A pak jste ve studiu dokonce chtěl pokračovat.

Ano, to bylo díky CEITEC, který nabízel program zahraničních výjezdů. Přímo to, čemu se věnuju, tedy že se snažím postavit nové spektrometry pro elektronovou paramagnetickou rezonanci, dělá na světě strašně málo lidí. Kvůli tomu jsem se před třemi lety dostal na měsíční stáž sem do Kalifornie k mému současnému vedoucímu profesoru Marku Sherwinovi, se kterým jsme si padli do oka. Po dvou letech od stáže mě znovu kontaktoval, že bude chystat obrovský projekt a jestli se nechci připojit. A tak jsem tady. Měl jsem ale ještě možnost studia ve Vídni a práce v Londýně.

Jak se Vám líbí v Santa Barbaře?

Je to tu skvělé. Člověk si říká, jedu na západ, kultura bude dost podobná, ale je úplně jiná. První věc, Američané jsou prý tlustí? To není pravda, alespoň v Kalifornii. Tady jsou všichni hezouni, vypracovaní, vysportovaní. Když jsem přijel, musel jsem začít taky sportovat, aby mi manželka neutekla (smích). Druhá věc, je tady jiný týmový duch a pracovní morálka. Lidi mi přijdou víc semknutí. Mají od státu garantovaných jenom 5 dní dovolené za rok a asi tři dny nemocenské, což je vlastně nic. Přesto jsou veselí a chodí rádi do práce. Potkám dělníka a směje se, zamává, pozdraví a užívá si to. Všichni jsou pozitivní. A to taky dřou od rána do večera. Na univerzitě máme jednoho mladého a neuvěřitelně chytrého kolegu. Musí určitě vědět, že je chytřejší než my všichni dohromady, ale není arogantní a nepovyšuje se nad nás. Takže arogance a ani závist, která mnohdy v Česku vládne, tady rozhodně nepanují. Je to spíš o vzájemné podpoře a sounáležitosti. Je jeden v týmu dobrý? Pak je dobrý celý tým. A to je celá jejich filozofie.

CEITEC: Antonín Sojka v Institute for Terahertz v Santa Barbaře

Čemu se na univerzitě věnujete?

Mám pod sebou pár studentů a snažím se učit, jak je vést. Naším cílem je postavit nový spektrometr. Zdejší laboratoř je unikátní v tom, že se tu nachází laser na volných elektronech (free-electron laser), což je něco jako urychlovač částic v CERNu, akorát není velký jako několik měst. Představte si velikost jedné haly. Tímto laserem posíláme velkou rychlostí určitou trasou elektrony. Když je na části trasy rozkmitáme, ztrácí energii a vyzařují ji ve formě vlnových délek. To dokážeme nastavit tak, aby nám vyzařovaly potřebnou vlnovou délku. Díky tomu jsme schopní získat obrovský výkon, který využíváme pomocí spektrometru pro pozorování různých jevů ve fyzice, zejména ke zkoumání magnetických vlastností atomů, molekul nebo proteinů. Tenhle přístroj tady mají asi deset let a funguje jen na jedné frekvenci. Můj úkol je postavit nový spektrometr, který by měl mít více než dvojnásobný rozsah, a tím pádem i větší uplatnění. Navíc tento spektrometr od toho předešlého bude schopen pracovat nejen se změnou magnetického pole, ale i frekvence. Při návrhu nového spektrometru se snažím využít i znalosti z CEITEC.

To zní skvěle. Co konkrétně jste tehdy v Brně dělal?

Při mém studiu jsem se zaměřoval na vývoj elektronové paramagnetické rezonance, tedy spektrometru na studium vzorků, kde se nachází nepárovaný elektron, jako jsou například paramagnetické látky. Zjednodušeně řečeno, elektron má spin, který charakterizuje jeho magnetický moment. Pokud na tento elektron působí magnetické pole a je zároveň ozářen mikrovlnou frekvencí, dochází k rezonanci, která je specifická pro každý vzorek. A tím nám poskytuje hodně informací o celém zkoumaném vzorku, například jak vypadá, z čeho se skládá nebo jak daleko jsou v něm molekuly od sebe. Jedná se o velmi známou metodu, která se používá od druhé poloviny minulého století. Běžně máte jen jednu frekvenci a pomalu měníte magnetické pole, dokud neuvidíte zmiňovanou rezonanci. V Brně jsme kromě magnetického pole začali velmi rychle měnit také frekvenci, čímž jsme získali víc informací o studovaném vzorku. Tímto jsme otevřeli dveře k velmi rychlým procesům, které s konvenční metodou nejdou změřit. To nám umožnilo daleko rychlejší a přesnější měření. Limitem tohoto spektrometru byl malý výkon zdroje vysílajícího mikrovlny, obzvlášť pak u vyšších frekvencí.

CEITEC: Antonín Sojka v Institute for Terahertz v Santa Barbaře

S větším výkonem Vám teď může pomoct urychlovač na univerzitě v Kalifornii?

Do jisté míry ano. Ale spektrometr, který navrhuji v Santa Barbaře, bude oproti tomu v Brně operovat hlavně v takzvaném pulzním módu, který potřebuje vysoký výkon, jenž tady na univerzitě díky urychlovači máme. Nicméně frekvence jde měnit pomalu. A já se to v navrhovaném přístroji snažím zkombinovat tak, že mám výkon a nebudu měnit velmi rychle frekvenci, ale magnetické pole, čímž přidám možnost toho, že budu moci studovat rychlé (nanosekundové) procesy ve vzorku. Je to vcelku náročné na pochopení, když touto vědeckou oblastí „nežijete“ dennodenně. I mí studenti se musí dost soustředit, aby všemu správně porozuměli.

Jaká by byla využitelnost Vaší inovace?

Díky vysokému výkonu dokážeme probudit procesy ve vzorku a pak je rychle skenovat, což bychom jinak neuměli. Takže máme přesnou představu o relaxaci magnetického spinu elektronu. Využít by se to dalo například pro vývoj kvantových počítačů, nových datových úložišť. Nicméně se bavíme o daleké budoucnosti. Mám ale jeden dobrý příklad, jak bych to ještě vysvětlil, a to na magnetické rezonanci. Tu zná každý. MR je strašně pomalá, protože její metoda je dost senzitivní a potřebuje udělat hodně snímků. Naším systémem můžeme zkoumat a charakterizovat molekuly, které by magnetickou rezonanci mohly urychlit. Ve výsledku by člověk v „tunelu“ neležel hodinu, ale jen několik málo sekund. To je nicméně jen základní výzkum, do aplikace to má daleko. Já se snažím spíš posunout hranice samotné metody a zpřístupnit poznatky dalším vědcům.

Jak náročné je sestavit nový spektrometr?

Zpracovat tak obrovský výkon, tedy dostat ho do vzorku a pak do detektoru, a nespálit detektor a další komponenty, je velmi náročné. Člověk musí myslet na další součásti spektrometru jako modulační cívku, polarizátory, izolátory, držák vzorku anebo jen optické okno izolující kryostat od zbytku spektrometru. Některé komponenty jsou vystavené teplotám pod -270 °C, a navíc je většina komponent ve vysokém magnetickém poli. Takže se musí myslet i na výběr správného materiálu. Je toho hodně. Kromě toho jsou na sebe součásti navázané. Stačí, aby jedna nefungovala správně, a celé se to „sesype“. Kvůli tomu se vše snažíme podpořit vytvořením simulací daného problému, abychom to včas odhalili.

Kolik takový spektrometr stojí?

Miliony dolarů.

A jak se Vám pracuje s myšlenkou, že tak drahé věci můžete rozbít?

Dříve jsem z toho byl dost špatný. Ale kolega z Francie mi kdysi řekl, že zkušenost vědátora je měřená v eurech (smích). Člověk musí být hodně opatrný a soustředěný, ale musí i počítat s tím, že se věci rozbíjet budou. Na to si člověk musí zvyknout. Bez toho se prostě věda dělat nedá. Ve vědě se s tím počítá. Ani můj design, na kterém teď měsíce pracuji, vlastně nemusí fungovat, i když samozřejmě máme návrh podložený výpočty, simulacemi a zkušenostmi. A pak budeme muset třeba některé části předělat. Ale já se nevzdávám. Podle mě vždycky všechno nakonec půjde.