co se děje v nanosvětě

Co se děje v nanosvětě? 26. 8. 2011


Vědecko-fantastické vize nedávné historie vykreslovaly současnost plnou meziplanetárních letů, světových rad moudrých, pozemského života připomínajícího vývojové laboratoře. Skutečnost je jiná, ne však pokud jde o technologický rozvoj. Ten v mnohém přesáhl představy filmařů 20. století. Jenže technologie jdou na první pohled vidět méně, než se předpokládalo. Dnešním hostem Před půlnocí je vědec v oblasti nanostruktur a nanotechnologií. Koordinátor příslušného výzkumného programu Středoevropského technologického institutu a ředitel ústavu fyzikálního inženýrství Vysokého učení technického.

Profesor Tomáš Šikola.

tomáš Šikolavěděc

jan Hanák


Ovlivnily Vás sci-fi filmy a literatu-ra ve Vaší odborné dráze? Budete překvapen, ale ne. Tento žánr moc rád nemám. Neodsuzuji ho, ale trochu se ho bojím. Je to dáno mým zážitkem z mládí, kdy jsem viděl jeden sovětský film o kos-monautech na Venuši. Když jsem odcházel domů, byl jsem vystra-šen. To mi zůstalo až do teď.

Z čeho jste byl vystrašený? Byly tam různí mimozemšťané a na mě jako na malého chlapce to špatně zapůsobilo. Přesto je asi docela málo filmů s touto tématikou, které je možné sledovat ještě dnes. Většina z nich působí úsměvně. Vývoj je sice ohromný, ale proti dřívějším před-stavám šel trochu jiným směrem.

Jakým? Nanotechnologie před 10 lety byly spojovány s neznámem a science fiction. Bylo to dáno i přednáškou fyzika Richarda Feynmana, který je pokládán za otce nanotechnologií. Ten ve své představivosti uvedl i aplikace sahající až k nanorobotům, kteří se budou pohybovat v řečišti krve a opravovat naše orgány. Sku-tečnost je ale střízlivější. Myslím, že nám vědcům se hodí, abychom to brali spíše z této strany a postupně přicházeli k aplikacím, které sice nebudou pro širokou veřejnost takto chytlavé, ale budou užitečné.

Když mluvíte o nanostrukturách, představím si něco velmi malého.

Zmínil jste např. roboty, kteří putují v našich žilách. Jakým vývo-jem se ale zabýváte konkrétně Vy? Já jsem fyzik a podstatnou část našeho výzkumu v poslední době představuje příprava a měření vlastností nanostruktur. Nanostruk-tury o rozměrech desítek nanometrů, což je v podstatě 1/1000 šířky lidského vlasu, připravujeme a měříme jejich vlastnosti. Abychom je mohli připra-vit, musíme mít vyspělou technolo-gii. Tu máme. Naším úkolem je tyto technologie dovést k dokonalosti.

Takže výjimečností nanotechnolo-gií je, že jsou malé? Ano. Nanostruktura se těžko definu-je. Je to malá struktura, která přináší nové vlastnosti, které velké objekty nemají. Tyhle nové vlastnosti, které vyplývají např. z kvantové mechani-ky, se projevují u struktur od velikosti 100 nm a níže. Tedy pracujeme s de-sítkami a jednotkami nanometrů. Je zajímavé, že už nestačí mini nebo mikro, nyní už je třeba dokonce nanostruktur. Je to podobné jako když máte obchod. Také už nestačí obyčejný obchod, musí být super nebo hyper. Ano, je to trochu reklam-ní značka, která dělá tuhle disciplínu přitažlivou. Souvisí to se sci-fi, ale také se snahou mít něco unikátního. Jsou už i piko-technologie, ale to jsou v podstatě nesmysly. Moji kolegové říkají, že nanotechnologie jsou to, co dělali před 10-20 lety, ale tehdy se tomu tak neříkalo. V podstatě jde stále o vědu zabývající se atomy,


molekulami a shluky těchto částic. Když jsem na začátku zmiňoval historické představy o současnosti, zdálo se, že svět bude plný nej-modernějších technologií. Dnes je to jinak. Svět je možná moder-nější Znež v těch představách, ale není to tolik vidět. Například i když žijeme v domě starém 200 let, vy-užíváme takové technologie, které dříve nebyly ani v představách. Ano, např. izolanty, které používá-me, mají skvělé vlastnosti. Mohou to být například různé nátěry apod.

Čím jsou takové nátěry lepší? Např. voda po takovém nátěru stéká lépe než po běžných materiálech. Zabezpečí to, že voda nezůstává na materiálu. Nebo např. inteligent-ní okna, která mění v závislosti na osvitu svoji propustnost. Když je tedy sklo pod přímým slunečním zářením, propustnost zmenší. Naopak když je světla málo, pro-pustnost se zvětší. To už je vlast-nost přímo materiálu, který je vidět. Ne, mohou to být jen malé nano-krystalky, které tomu tyto vlastnosti dodávají.

Loni jsem natáčel rozhovor s prof. E. Palečkem z Akademie věd, který je biochemik. K těmto věcem tedy přistupuje z jiné strany než Vy. Je autorem objevu, že DNA je elektro-chemicky aktivní. Když to asi před 50 lety vyvinul, nikoho to nezajímalo, byla to pouhá zajímavost. Ale v oka-mžiku, kdy došlo k přečtení DNA,

ukázalo se, že je to využitelné. Mluvil o přístrojích, které by u lékaře mohly přesně diagnostikovat problém paci-enta na základě jeho dědičné infor-mace. To je jedna ze slibných oblastí aplikace nanotechnologie. Nanotech-nologie by mohly sloužit i živé vědě. Dají se spojit malé systémy právě s organickými částicemi a využívat pro diagnostiku nebo i pro léčení. Říká se tomu např. cílená doprava léků. Často jsme otravování vlastními léky, které bereme. Bereme jich velké dávky, ačkoliv pro samotné léčení se využije jen jejich malá část. Když za-bezpečíme, že lék se dostane kam má, např. přímo k nádoru, nanotechno-logie jako dopravce látky se otevře a uvolní látku. Tělu to pak méně škodí.

Tohle je myslím tzv. laboratoř na čipu. I tohle je jedním z vývojů


Středoevropského technologického institutu? Je to jeden z dlouhodobých cílů. Tento institut má přivést k sobě vědce živé i materiální vědy. Prioritou je, aby se vědomosti obou týmů spojili např. právě v laboratoři na čipu. To je jeden z hlavních úkolů. Některé dílčí kroky už jsou vyřešeny - jsou sestaveny týmy a vyvíjí se jednoduché formy těchto čipů. Nicméně nová techno-logie zabezpečí, že bude možné dělat tyto systémy ještě menší. Někdy dělám to, že na ulici počítám lidi, kteří nepustí z ruky mobil. Většinou se to týká realitních makléřů, kteří mají vždy a všude v uchu hands-free. Musejí neustále komunikovat.

V tomto výzkumu už se ale oprav-du dostáváte do okamžiku, kde se potkává fyzika s biologií. Ano, to je základ nanotechnologie. Nanotechnologie jsou interdiscipli-nární a aby se vytvořily nějaké funkč-ní nanostruktury, které něčemu

slouží, je třeba propojit fyziku, chemii, biologii a jiné. Je to náročné, ale tyto tendence jsou ve světě jasné. V duchu této tendence jde i Středo-evropský technologický institut.

Spolupráce vypadá tak, že lékaři přijdou se zadáním co potřebují, a vy na to najdete způsob? Bylo by to takto ideální, ale funguje to i naopak. V rámci Středoevropské-ho technologického insitutu jsme si před necelým rokem podali společný projekt. Všechny programy Institutu podaly projekt, v jehož rámci se budou zkoumat senzory a biosenzory a budou se nanotechnologiemi mo-difikovat povrchy. Představte si, že máte zorané pole v běžném světě - to stejné uděláme v nanosvětě. Budeme zkoumat jak, se daří tkáňovým kultu-rám růst na modifikovaném povrchu. Může se jim dařit lépe, nebo budou růst směrově. Pokud budou růst směrově, je možné stimulovat růst nervových buněk. To by byl velký


přínos, protože např. při operacích by se nemuselo čekat, až se nervové buňky zregenerují. To je náplní pro-jektu, který začne asi na podzim. Nevím, zda byl větší zájem ze strany živých nebo materiálových věd, asi to bylo oboustranné.

Zmínil jste se o nervech. Pomůže ta technologie lidskému tělu, aby lépe využívalo své možnosti, nebo se člověk propojí s technologií? To si nemyslím. Nevím, zda o tom mohu mluvit, je to ve fázi úvah. Zatím se ale uvažuje o stimula-ci, v organismu tak zůstane jen to, co do něj patří. Tenhle svět mě navíc ani neláká.

Několikrát jsme zmínili Středoev-ropský technologický insitut - co je to za institut? Je to projekt, který získala Masaryko-va univerzita, VUT a další brněnské vědecké instituce a univerzity. Je uskutečňován v rámci strukturál-

ních fondů. Obnáší sumu asi 6 mld. Kč. Tento projekt dává dohromady většinu vědců v Brně. V rámci projek-tu je 7 programů - 5 z živých věd, 2 z materiálových věd. Programy materiálových věd jsou Pokročilé materiálové technologie, kde je koor-dinátorem prof. Cihlář, a druhým je program týkající se nanotechnologií. Tam jsem koordinátorem já. V rámci tohoto programu budeme studovat tvorbu nanostruktur, jejich vlastnosti a využití. Vy jste např. zmínil labora-toř na čipu - to je právě využití nano-technologie. Abychom to mohli dělat, tak se během 3 let vybuduje pod Pa-lackého vrchem nový komplex, v rámci kterého budou postaveny čisté prostory. To je nutná podmínka. Když máte dělat malé věci, musíte zabezpečit, aby byla co nejmenší kon-centrace částic ve vzduchu. Jinak by vám zničily to, co jste vyrobili. Vzniknou tedy prostory, kde se výraz-ně sníží množství prachových částic.


CEITEC /Středoevropský technolo-gický institut/ je tedy shromáždění lidí, kteří pracují většinou v prostorách Masarykovy univer-zity nebo VUT, ale zatím nemají vlastní budovu. Ano, ale abychom neztráceli čas, využíváme stávající prostory na MU i jinde. Začínáme také nakupovat přístroje. Nové prostory by měly být hotovy na konci roku 2013.

A kdo je zřizovatelem Institutu? Oficiálně je to Masarykova univer-zita společně s VUT Brno. To je formální stránka. Skutečně za tím stojí právě výzkumníci a vědci z Brna a okolí.

K čemu je takový insitut dobrý, když je tu spousta VŠ a univerzit, které by ten vývoj měly udělat? My výzkum děláme, ale CEITEC je šance, abychom o sobě vzájemně věděli. A to nejen mezi živými a materiálovými vědami, ale také v rámci těchto věd. Často se kupuje dvojí vybavení, každá laboratoř má své. CEITEC jde v duchu zahraničních center, kde jednotlivé skupiny dochází do laboratoří a pracují na zařízeních institutu.

Přijde mi to jako další úroveň uni-verzit. Když ve středověku vznika-ly, vznikaly jako křižovatky vědění. Tohle vzniká v podstatě podobně. Ano, je to tak. Jestli má něco českému výzkumu pomoci, jsem přesvědčen, že to bude tohle.

Vy jste vystudoval Přírodovědeckou fakultu, ale hned po dostudování jste nešel do výzkumu, ale rovnou do praxe. Bylo to trochu složitější. Studoval jsem Přírodovědeckou fakultu MU a po skončení studií jsem měl nabíd-ku zůstat na této škole jako asistent. Podmínkou však bylo členství v komunistické straně. To jsem nemohl. Proto jsem šel do brněnské Tesly, kde jsem se dostal do týmu nadšeného fyzika. Asi po 3 letech práce jsem se dostal na VUT, kde nedávali podmínku členství v komunistické straně.

Vy jste i v Tesle dělal ve vývoji? Nebylo to zařazeno přímo pod vývoj, ale v podstatě to vývoj byl. Myslím, že dnes máte kontakt s výrobním prostorem.

Jaké jsou dnešní podmínky pro vývoj ve firmách? Musím říct, že ty 3 roky mi hodně daly. Získal jsem přátele, kteří dnes pracují ve firmách na světové úrovni. Mám s nimi velmi úzké vztahy a naši studenti u nich dostávají stipendia a využívají jejich zařízení. To je pro ně výhodné. Podmínky jsou ale úplně jiné. Dříve nebyla čest dělat v podniku, dnes je zájem ze strany studentů vyšší.

Děkuji za rozhovor.


Skryté titulky: Kateřina Peňázová Česká televize, 2011

co se děje v nanosvětě

Documents