E-mail | SIS | Moodle | Helpdesk | Knihovny | cuni.cz | CIS Více

česky | english Přihlášení



Media s námi a o nás: První laboratoř jsem měl v komůrce, Lidové noviny, 3.4.2013

S českým chemikem profesorem Josefem Michlem, významným absolventem Přírodovědecké fakulty UK, který trvale přednáší na univerzitě ve Spojených státech, hovořil o molekulární stavebnici a jejím dalším využití v praxi Josef Matyáš.

Český chemik vytvořil stavebnici z molekul. Její využití může například zmenšit rozměry mobilního telefonu nebo podstatně zkrátit mnohahodinovou dialýzu, při které se čistí krev lidem s nemocnými ledvinami. Minulý týden navštívil její autor profesor Josef Michl Přírodovědeckou fakultu UK v Praze a před odjezdem na své pracoviště ve Spojených státech poskytl Lidovým novinám rozhovor.

 

Prof. Michl VK 2012

Prof. Josef Michl během své přednášky "Bubliny uprostřed molekul - detektivní povídka" na Vědecké konferenci Přírodovědecké fakulty UK v listopadu 2012    Foto: Radek Lüftner


Patříte mezi nejcitovanější české vědce s více než 15 tisíci citacemi. Jak vznikl váš zájem o chemii?

Po jednom pokusu na základní škole. Paní učitelka Matoušová, která nás učila chemii ve 4. B., jednou dala do zkumavky trošku manganistanu draselného a zahřála ho nad kahanem. Pak do zkumavky ponořila doutnající špejli a ta vzplála jasným plamenem. Udělalo to na mě ohromný dojem a já si řekl: Tuhle vědu chci dělat. Shodou okolností mi krátce poté jeden starší kluk ze sousedství věnoval svoji domácí laboratoř. Měl jsem ji v takové malé komůrce bez jakéhokoli větrání. Do dneška mi není jasné, že jsem se tam neotrávil.

Měl jste hodně tolerantní rodiče?

Dodnes obdivuji, že to se mnou vydrželi, byli skvělí. Jednou čpěly záclony a koberce několik týdnů po hořkých mandlích, protože se do nich natáhl nitrobenzen. Jindy jsem dělal pokusy se sirovodíkem a po bytě se šířil zápach zkažených vajec. Jenom jednou se maminka rozplakala: když zjistila, že jsem rozpustil památeční stříbrnou lžičku. Potřeboval jsem tenkrát nutně dusičnan stříbrný.

Vytvořil jste molekulární stavebnici, jejíž jednotlivé díly mají rozměry miliardtin metru. Můžete tuto konstrukci nějak srozumitelně popsat?

Nápad vznikl o Vánocích v roce 1986 v Texasu. Do pracovny tenkrát přišel student, který měl syntetizovat jistý typ exotických sloučenin pro další výzkum. Že prý se mu to nedaří a pořád mu vznikají jenom nějaké polotovary. Ukázalo se, že mají tvar tyčinek, od krátkých až po relativně dlouhé. Napadlo mě, že kdyby k těm tyčinkám přibyly ještě špulky ve stejných molekulárních rozměrech, tedy do nějakých dvou nanometrů, vznikla by stavebnice. To mě docela vzalo. Já už jako kluk náruživě sestavoval konstrukce z kaštanů a špejlí. Teď bych to mohl dělat z atomů a molekul.

A co jste sestavovali?

Zpočátku jen ty nejjednodušší tvary, třeba tyčinky s přivařenými koulemi na koncích, tedy jakési činky. Ještě v osmdesátých letech jsem ale dostal další nápad. Vyrábět z těch stavebnicových molekul rotory – něco, co má osičku, setrvačník, co se může točit.

Co rotory pohání?

Elektrické pole, světlo nebo proud plynu.

Jak z molekul vznikne stavebnice?

Nejdřív jsme udělali počítačovou simulaci, jak bude proces probíhat, a pak jsme vytvořili jednotlivé molekuly. Do baňky dáte chemikálie, mícháte, zahříváte, chladíte, přidáváte další chemikálie. Po reakci se to musí vyčistit, to znamená krystalizovat, destilovat a udělat chromatografii. Pak to zase s něčím smícháte, vznikne další molekula, kterou zase musíte vyčistit. A tohleto děláte třeba dvacetkrát, až máte tu správnou sloučeninu.

A co drží konstrukci pohromadě?

Funkční skupiny na koncích tyčinky a funkční skupiny na špulce mají schopnost se slučovat. Takže když je dáte do roztoku a necháte náhodně pohybovat, spojí se to samo.


Prof. Michl VK 2012_2

Prof. Josef Michl s děkanem Přírodovědecké fakulty UK  prof. Bohuslavem Gašem během Vědecké konference 2012        Foto: Radek Lüftner

 

Vaše první práce, ve které se zmiňujete o molekulových rotorech, vyšla v roce 1992. Jak od té doby jejich výzkum pokročil?

Před deseti lety jsme pozorovali, jak se okolo své osičky točí jedna molekula. Pak jsme také díky grantu od Evropské výzkumné rady pokračovali v dalším výzkumu. Nyní se snažíme sestavit molekulární rotory do pravidelné mřížky tak, abychom mohli slabým elektrickým polem natáčet všechny rotory jedním směrem. Teď se mě asi zeptáte, k čemu to bude dobré.

Přiznávám, že jste mě předběhl, takže...?

Mě v první řadě zajímají principy jevů. Ale poznatky ze základního výzkumu mohou mít i praktický význam. Molekulové rotory lze teoreticky použít například pro šíření jakoby zvukových vln. Součástky v mobilních telefonech by pak mohly být až tisíckrát menší, než jsou nyní.

Kdy se toho dočkáme?

Jestli budeme mít trochu štěstí, tak mřížku s molekulárními rotory dokončíme možná už letos v létě.

A potom?

Využití našich poznatků přenecháme inženýrům. Na nich pak bude záležet, kdy se mobilní telefon s tisíckrát menšími součástkami objeví na pultech supermarketů.

Může mít molekulární stavebnice i jiné využití?

Představte si síťku s hodně malými oky, která odděluje větší bílkovinu od menší. Takové membrány už existují a používají se v dialyzačním přístroji pro lidi s nemocnými ledvinami. Jenže současné typy membrán jsou poměrně tlusté, proto trvá dialýza několik hodin. Kdyby se dal průchod bílkovin urychlit, stačily by na čištění krve jenom minuty. Jedna z možností, jak toho dosáhnout, je vytvořit z molekulární stavebnice mřížku, na které bude probíhat oddělování bílkovin mnohem rychleji.



Kdy se takového přístroje nemocní lidé dočkají?

Výzkum základních principů pro sestavování mřížky ještě není tak daleko, aby se už dalo předpovědět, kdy poznatky předáme aplikovanému výzkumu.

Co je nyní největším úkolem pro chemiky?

Uhlí, nafta i zemní plyn jednou skutečně dojdou a zbude nám sluneční energie. Ledaže by se podařilo vyřešit problém nukleární fúze, ale využití slunce mi připadá daleko jednodušší. Ovšem to nevyřeší ani fyzici, ani materiáloví inženýři sami, bez chemiků. Základní výzkum v chemii musí dodat výsledky a podle nich fyzikové a inženýři postaví laciné sluneční články, připraví katalyzátory pro palivové články atd. A dokud cena slunečních článků neklesne, budou lidé pálit uhlí a naftu, protože už jsou takoví.

Proč si to myslíte?

Já tu neochotu dívat se trochu dopředu vidím dvakrát do roka na univerzitě, když přednáším studentům: od samého začátku semestru vědí, že na konci bude závěrečná zkouška, ale studovat začnou až týden před zkouškou, protože až do té doby je pro ně „zkoušková katastrofa“ v nedohledné budoucnosti. To je patrně zabudováno v lidských genech a nedá se s tím nic dělat, já jsem jako student nebyl jiný. Proto potřebujeme sluneční energii lacinější, než je ta z fosilních paliv. A proto potřebujeme investovat do základního výzkumu v chemii.

Jaký problém je při využití solární energie zásadní?

Cena a účinnost slunečního článku. Křemíkové dosahují účinnosti okolo 25 procent, ale jsou velmi drahé, musí se dotovat a to lze jen v zemích s velmi vzdělaným obyvatelstvem. Cenu křemíkových článků se už podařilo snížit, ale zároveň klesla jeho účinnost. Umíme vyrobit článek s účinností nad 40 procent, ale jeden čtvereční metr takového slunečního článku stojí 75 tisíc dolarů. To si na střechu nikdo nekoupí, to se hodí jen pro družice. My se nyní v základním výzkumu snažíme zjistit, jak by měl vypadat materiál pro levné články s účinností nad 30 procent.

Léta učíte na univerzitě, máte kontakty s významnými odborníky po celém světě, třicet let jste editorem „bible“ chemiků Chemical Reviews. Jak se pozná špičkový vědec?

Určitě ne jen podle toho, kolik sepsal publikací nebo v kolika sedí výborech. Špičkový vědec se pozná i podle toho, že je zván jako řečník na více konferencí, než stačí navštívit, že od něho nejuznávanější odborné časopisy neustále vyžadují články i recenze a že dostává více odměn a cen, než stačí doma uložit do krabic. Jinak řečeno: pozná se podle různých uznání, kterých se mu dostává od jiných vědců v témže oboru.

Co jste naučil své americké kolegy?

Často na fakultní schůzi říkám: Toho bohdá nebude, aby český král z boje utíkal.

A znají význam tohoto výroku?

Velmi přesně jsem jim vysvětlil, o co šlo. Já kolegy občas poučím o středoevropských reáliích.

Kromě svého pracoviště ve Spojených státech působíte také v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR a na Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského, přitom má o vás zájem celý svět. Proč jste si vybral právě Prahu?

Velkou roli hrály sentimentální důvody. V této zemi jsem vyrostl, moji rodiče a zdejší učitelé, od těch na základní škole až po ty na Akademii věd, mi dali do vínku skvělý začátek. Teď se možná naskýtá příležitost něco z toho vrátit zdejším lidem, kteří jsou mladí dnes. A v neposlední řadě se tu moc líbí i mé ženě. Už trochu umí česky.

Autor: Josef Matyáš

 

Prof. Michl ve své pracovně

Prof. Josef Michl ve své pracovně                                               Foto: Petr Jan Juračka

 

Publikováno: Čtvrtek 04.04.2013 15:40

Akce dokumentů