Novinky z AV a FZÚ

Vědci z FZU a ČVUT získali evropský patent: polykrystalická diamantová vrstva ochrání palivové články v jaderných reaktorech

Novinky: Fyzikální ústav - St, 05/27/2020 - 08:25

Patentované řešení vědců z ČVUT a AV ČR prodlouží životnost palivových článků v jaderných reaktorech za havarijních i standardních podmínek, a to pokrytím povrchu palivových článků tenkou polykrystalickou diamantovou vrstvou. K výzkumu v této oblasti odborníky inspirovala například jaderná havárie ve Fukušimě. Český patent byl minulý měsíc úspěšně přijat Evropským patentovým úřadem, nyní si nalezne cestu do praxe.

Výsledky výzkumu jsou přesvědčivé a navzdory cennému materiálu není výroba vrstvy z diamantových nanokrystalů nedostupnou záležitostí. Vědci usilují o získání patentu v USA a Koreji a v současnosti vede Centrum pro Inovace a trasfer technologií Fyzikálního ústavu AV ČR jednání o prodeji patentovaných řešení s řadou evropských, asijských a amerických výrobců jaderného paliva (INB, CNNC, DAE, TVEL, ENUSA, Westinghouse, Global Nuclear Fuel, NFI, BAE SYSTEMS a další).

„Je to zcela nový způsob ochrany povrchu palivových článků,“ říká Irena Kratochvílová z Fyzikálního ústavu AV ČR. „Prakticky nikdo nečekal, že velmi tenká polykrystalická diamantová vrstva tak významně zhorší podmínky pro korozi kovového substrátu v jaderném reaktoru, a to dokonce o desítky procent jak za pracovních, tak i za havarijních teplot,“ doplňuje vědkyně, která významným způsobem přispěla k výzkumu.

Povrch polykrystalické diamantové vrstvy snímek z elektronového mikroskopu

S velmi dobrými výsledky proběhly také testy ochrany zirkoniových slitin proti korozi pokrytím dvojitou vrstvou. „Tyto dvouvrstvé povlaky snižují oxidaci povrchů oproti nechráněným vzorkům o více než 88 % při pracovních podmínkách a o 17 % při havarijních teplotách reaktoru,“ upozorňuje spoluautorka řešení. Inovativní řešení antikorozní ochrany povrchu zirkoniových slitin užívaných v jaderných reaktorech patentovali v rámci České republiky Radek Škoda, Jan Škarohlíd (za Fakultu strojní ČVUT) a Irena Kratochvílová, František Fendrych, Andy Taylor (za Fyzikální ústav AV ČR) již v roce 2015. Patent byl podpořen dalším výzkumem a rozsáhlými testy v rámci projektu TAČR ve spolupráci s americkou firmou Westinghouse.

Žádost o udělení evropského patentu u Evropského patentového úřadu v Haagu podali výzkumníci v roce 2016. V dubnu 2020 vydal Evropský patentový úřad definitivní souhlas s jeho udělením.

Řešení výrazně sniží ekologickou zátěž

„Všichni výrobci jaderného paliva zkoumají a testují po Fukušimě odolnější pokrytí a v následujících deseti letech uvidíme jejich běžné použití ve všech reaktorech na světě“, zdůrazňuje docent Radek Škoda, který v současnosti působí na Českém institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT. Prvotním důvodem bylo omezit, případně zamezit, vysokoteplotní oxidaci zirkonia při havarijních stavech s teplotami nad 800 °C. Během této exotermické reakce se uvolňuje obrovské množství tepla, ale také vodíku, který může explodovat, zkorodované zirkoniové tyče mohou popraskat a uvolnit radioaktivní látky do primárního okruhu. Uvolňování tepla také dále komplikuje chlazení aktivní zóny a posiluje další průběh vysokoteplotní oxidace zirkoniové slitiny. Tento druh koroze zirkoniových slitin se dle patentu sníží pokrytím vnějšího povrchu jaderného paliva ochrannou vrstvou, která je tvořená polykrystalickou diamantovou vrstvou.

„V rámci dalšího výzkumu jsme ale zjistili i značný potenciál polykrystalické diamantové vrstvy ve snižování koroze palivových článků, a to až o 40 % za pracovních teplot reaktoru,“ uvádí Radek Škoda. Tím se podle něj prodlouží doba použití paliva, které se typicky odstraňuje z reaktoru z důvodu zkorodovaného povrchu a nikoli dostatečného vyhoření.

Vrstva účinně chrání i při havarijních teplotách

Tradičně se jako ochrana proti korozi povrchu kovových materiálů ve vysokoteplotním vodním prostředí používá pokrytí ochrannými vrstvami, nepropouštějící molekuly vody (typicky se jedná o speciální slitiny, resp. keramiky). Pokud ale při zvýšených teplotách následkem změn objemu podkladového materiálu dojde k popraskání vodou nepropustné ochranné vrstvy, v místech nových prasklin se pak velmi rychle rozvine koroze podkladového kovového materiálu.

Hlavní a velmi specifický antikorozní efekt polykrystalického diamantového povlaku spočívá v tom, že uhlík z diamantové vrstvy postupně se zvyšující se teplotou proniká do povrchu podkladového zirkoniového materiálu a mění jeho fyzikální a chemické vlastnosti. To významně snižuje pravděpodobnost koroze zirkonia a průniku vodíku do zirkoniového povrchu. Ochranná polykrystalická diamantová vrstva tak aktivně brání oxidaci podkladu bez ohledu na poruchy a trhliny vzniklé zejména při havarijních teplotách.

Kontakt:

doc. Ing. Irena Kratochvílová, Ph.D., Fyzikální ústav AV ČR

e-mail: kratfzu [dot] cz

doc. Ing. Radek Škoda, Ph.D., Český institut informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT

tel: 224 354 158, e-mail: Radek [dot] Skodacvut [dot] cz

Datum: 27. května 2020

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Výpočetní program Jana umožnil publikaci v časopisu Science. Bez našich výpočetních metod by vznikala jen obtížně

Novinky: Fyzikální ústav - Pá, 05/22/2020 - 10:25

Studium magnetismu a obor zvaný krystalografie jsou na první pohled nesouvisející disciplíny. U některých typů magnetických látek však dochází, především za nízkých teplot, k periodickému uspořádání magnetických momentů. Na záznamu neutronové difrakce se toto uspořádáné projeví jako dodatečné píky, z jejichž poloh a intenzit lze orientaci magnetických momentů zpětně zjistit. Právě zde se protínají magnetické studie a krystalografie.

Autoři programu Jana, který je vyvíjen ve FZÚ jako univerzální nástroj pro pokročilou krystalografickou strukturní analýzu, začali s implementací metod potřebných pro výpočty magnetických struktur před více než deseti lety. Pracovali v konkurenci dobře zavedených globálně využívaných programů, především programu FullProf, ale zavedli do výpočtu téměř nevyužívaný koncept magnetické symetrie a postavili tak výpočty na rigorózně krystalografickém principu. Využili fakt, že program Jana obsahuje mocné nástroje pro výpočty modulovaných struktur, dvojčat a multifází, rozšířili koncept magnetické symetrie na superprostor, implementovali do programu algoritmus pro analýzu symetrie a umožnili relativně snadný výpočet modulovaných magnetických struktur a souběžný výpočet magnetických a nukleárních struktur z různých zdrojů dat. Program Jana začal být v posledních letech široce využívaný na neutronových zdrojích právě pro výpočty magnetických struktur.

Práce publikovaná v březnu 2020 v časopisu Science je ukázkou, že vývoj krystalografických výpočtů je důležitý i pro špičkový fyzikální výzkum1. Článek se zabývá možnostmi uspořádání magnetických momentů ve struktuře intermetalického krystalu HoAgGe, který svou strukturou splňuje požadavky na planární frustrované uspořádání magnetických momentů v tzv. kagomé mřížce atomů Holmia. Ačkoli vědečtí pracovníci z FZÚ se v této práci nepodíleli na přípravě látek ani na konceptu článku, práce by bez jejich výpočetních metod vznikala jen obtížně. Všechny modely magnetického uspořádání měřené při různých teplotách a různé síle magnetického vnějšího pole byly totiž získány reprezentační analýzou a upřesňováním magnetické struktury programem Jana2006. Na druhé straně, díky experimentálnímu výzkumu na uvedených magnetických strukturách došlo k dalšímu vylepšování programu Jana. Tato zpětná vazba je hlavním motorem vývoje programu po celou dobu jeho existence.

Michal Dušek a Václav Petříček

Tři základní difrakční metody znázorněné pomocí Ewaldovy koule a reciproké krystalové mřížky. K difrakci dochází tehdy, když bod mřížky padne na povrch Ewaldovy koule. (1) Difrakce na monokrystalu vyžaduje natáčení vzorku tak, aby co nejvíce bodů mřížky padlo na povrch Ewaldovy koule. (2) Difrakce na práškovém vzorku se obejde bez natáčení vzorku, protože každé zrno má svoji náhodně orientovanou krystalovou mřížku. (3) Elektronová difrakce vyžaduje natáčení vzorku. Ewaldova koule je velmi velká, protože vlnová délka elektronového záření je velmi malá, a proto může dojít k vícenásobné difrakci od mnoha bodů krystalové mřížky současně. K odstranění této vícenásobné difrakce se používá precesní pohyb dopadajícího elektronového paprsku. (4) Symbol programu Jana ve středu obrázku naznačuje, že tento výpočetní systém slouží k jednotnému zpracování všech uvedených druhů difrakčních dat.

Literatura:

[1] K. Zhao, H. Deng, H. Chen, K. A. Ross, V. Petříček, G. Günther, M. Russina, V. Hutanu, P. Gegenwart, Realization of the kagome spin ice state in a frustrated intermetallic compound, Science 367 (2020), 6483, 1218-1223.

DOI: 10.1126/science.aaw1666

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Rok 2020 – významný milník v historii laseru

Novinky: Fyzikální ústav - Út, 05/19/2020 - 11:08

Dnes uplynulo přesně šedesát let od doby, kdy americký fyzik Theodore Maiman spustil vůbec první funkční laser na světě. Tři roky poté v roce 1963 se tehdejší Československo stalo další zemí, která postavila vlastní funkční laser. Od té doby se u nás utvářela významná vědecká komunita, která se intenzivně věnovala laserovému výzkumu. I díky ní bylo na co navazovat a povedlo se v roce 2009 prosadit realizaci ambiciózního projektu ELI Beamlines.

Laser je zásadním pracovním nástrojem mnoha vědeckých pracovníků, ale také běžnou součástí každodenního života. Potkáváme se s ním v nemocnicích, zubních ordinacích, v supermarketech nebo při běžném pouštění hudby. Hraje určitě roli v životě každého z nás, proto jsme jeho narozeniny chtěli řádně oslavit. Bohužel kvůli pandemickým opatřením proti šíření koronaviru to nevyšlo a letošní veřejné akce jsme museli zrušit.

Připomeňme si dnešní výročí laseru a zároveň také Mezinárodní den světla, který vyhlásilo UNESCO právě na 16. května, alespoň takto virtuálně prostřednictvím našich videí. Ta přibližují nejen historii laseru, ale také vznik laserového záření a jeho využití v praxi.

www.ilovelaser.eu

#60laser

Videa:

Krátké video shrnující 60 let laseru. Najdete ZDE.

Virtuální 3D prohlídka laserové haly, ve které je umístěn laser L1 ALLEGRA. Najdete ZDE.

Prohlídka ELI centra. Krátká videa. Najdete ZDE.

Povídání o laserech s Alexandrem Špačkem, laserovým fyzikem. Najdete ZDE.

Datum: 16. května 2020

Autor: Eli-Beamlines

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Bubliny na implantátu okouzlily porotu. Fotografie vyhrála titulní stranu prestižního časopisu

Novinky: Fyzikální ústav - Čt, 05/07/2020 - 08:00

V soutěži o obálku prestižního časopisu Materials Today vydavatelství Elsevier uspěl se snímkem z elektronového mikroskopu doktorand Karel Tesař. Ve Fyzikálním ústavu AV ČR (FZÚ) a na Katedře materiálů FJFI ČVUT v Praze vyvíjí nový materiál pro implantáty, které se v těle rozpustí. Jeho vítězná fotografie zachycuje růst korozních produktů na bublině vodíku v simulovaném tělním roztoku.

Vaše fotografie zaujala editory prestižního časopisu a byla zařazena na jeho obálku. Také Vám v aktuálním čísle časopisu vyšel krátký článek, objasňující vědecké souvislosti snímku1. Co si myslíte, že hodnotitele na snímku zaujalo a mohl byste nám v krátkosti říct, jaký příběh se v něm skrývá?

Především je nutné říci, že je to práce celého týmu, nikoli jedné osoby. Jedná se o snímek související s mým výzkumem, kterému se věnuji v rámci svého doktorského studia, téma mé disertační práce je Tenké hořčíkové dráty pro biodegradabilní implantáty. Domnívám se, že hodnotitele, kromě estetických kvalit snímku, zaujalo především to, že upozorňuje na problémy, které je při vývoji biodegradabilních implantátů nutné řešit. Hořčík se v těle rozpouští za vzniku vodíku a hydroxidu hořečnatého. Pokud je vodíku malé množství, tělo si s ním poradí a je odveden pryč. Pokud ho je ovšem nadbytek, vznikají na implantátu bubliny. Na rozhraní plynu s prostředím těla se vytváří také hydroxid hořečnatý a následně z něj hořčíkem substituovaný hydroxylapatit a jiné fosfáty vápníku. Právě tyto korozní produkty jsou důvodem, proč je hořčík pro podporu hojení kostí tak perspektivní. Jsou totiž chemicky velice podobné anorganické složce lidské kosti. Ta může při svém hojení a růstu tyto uložené minerály využívat. Z vědeckého hlediska je tedy velice užitečné zkoumat, jak se liší korozní produkty na rozhraní hořčík-tělní médium a hořčík-vodík.

Vítězná fotografie

Snímek vznikl v rámci spolupráce s Ústavem struktury a mechaniky hornin AV ČR, kde s docentem Ing. K. Balíkem a jeho spolupracovníky provádíme testy drátků v simulovaných tělních roztocích a popisujeme korozní produkty, které se tam vytvářejí. Spolu s Lenkou Boreckou jsme pomocí elektronového mikroskopu vytvářeli přehled korozních produktů po různé době degradace. Vítězný snímek zachycuje růst korozních produktů na bublině, která se neustále zvětšuje. Jelikož koroze probíhá od povrchu drátu, bublina má možnost růst jen tam, kde ještě nukleace fosfátů vápníku neproběhla. Tak vzniká polouzavřená trubice, která zaujala hodnotitele. Je nutné zmínit, že na většině míst, kde probíhá lokální koroze, nevzniká vodík tak rychle. To má za následek kulové, plně uzavřené bubliny. Při hojení kosti se do takto uzavřeného prostoru nedostanou buňky a vniká dutina, která může v těle způsobovat řadu problémů. V současné době problém vytváření vodíku řešíme přidáním malého množství zinku do hořčíkové slitiny a potahováním drátů biodegradabilními polymery.

Hořčíkový drát se díky speciální přípravě při opakovaném ohýbání nepřetrhne. Mohl byste nám objasnit mechanismy, které toto neobvyklé chování způsobují?

Na Fyzikálním ústavu AV ČR vyrábíme hořčíkové dráty metodou přímé extruze. Její princip je velice jednoduchý. Přes ocelovou formu protlačíme tyč o průměru 6 mm, kdy výstupní otvor má pouze 0,25 mm. Dostáváme tak finální drát v jediném kroku. Je ovšem velice komplikované uzpůsobit tvářecí formu velmi náročným podmínkám, které musí pro tuto výrobní operaci vydržet. Oproti běžnému hořčíkovému drátu, připravovanému tažením, má náš drát výhodu především při deformaci ohybem. V roce 2016 jsme publikovali studii, ve které jsme vysvětlili tento fakt díky reverzibilnímu dvojčatění2. Z důvodu přednostní orientace krystalků v drátu, způsobené naší metodou výroby, se drát deformuje při ohybu převážně tzv. dvojčatěním. Části krystalů se přesunou tak, že vznikají oblasti krystalové mřížky, které jsou spjaty s původními rovinami souměrnosti (roviny dvojčatění). Při narovnání drátu je pro tyto oblasti krystalu výhodné vrátit se do původního stavu. Vzniká tak menší poškození opakovaným ohybem než u drátu, který se přednostně deformuje skluzem.

class="obal_popisek">Hořčíkový drát s průměrem 250 µm. Modře jsou oblasti s krystaly v původní orientaci. Červeně krystaly kde proběhlo dvojčatění. Zleva: Rovný drát, ohyb kolem tyče s průměrem 3 mm, narovnání drátu, ohyb na opačnou stranu. Po narovnání drátu většina dvojčat vymizí. (Difrakce ve zpětně odražených elektronech, skenovací elektronový mikroskop)" title="Hořčíkový drát s průměrem 250 µm. Modře jsou oblasti s krystaly v původní orientaci. Červeně krystaly kde proběhlo dvojčatění. Zleva: Rovný drát, ohyb kolem tyče s průměrem 3 mm, narovnání drátu, ohyb na opačnou stranu. Po narovnání drátu většina dvojčat vymizí. (Difrakce ve zpětně odražených elektronech, skenovací elektronový mikroskop)"

Bez biodegradabilních materiálů se současné zdravotnictví již při léčbě neobejde. Podařilo se Vám najít v přeplněném trhu skulinu pro užití kovového drátu, který by se po nějaké době v těle rozpustil?

Existuje poměrně velké množství případů, kde by se kovový biodegradabilní drát hodil. Kov poskytuje oproti běžně využívaným biodegradabilním polymerům vyšší tvarovou stálost při zatížení. My chceme využít toho, že korozní produkty hořčíku mohou podporovat hojení kostí. Velice častým zákrokem, který vyžaduje použití drátů, je takzvaná střední sternotomie. Aby se kardiochirurg dostal k srdci je nutné podélně rozříznout hrudní kost (sternum), provést operaci a zase oddělené poloviny sterna fixovat k sobě. Pro to se používají převážně ocelové dráty. Pokud tyto dráty nejsou pro pacienta přítěží, tak se z těla nevyjímají. Existují ovšem případy, kdy je přítomnost drátů problém. Zejména u malých dětí, kdy fixační drát může při jejich růstu zarůstat do hrudní kosti. Někteří lidé si také mohou na přítomnost iontů kovů v okolí ocelového drátu vyvinout nesnášenlivost. Biodegradabilní drát, který bude dostatečně dlouho držet obě poloviny sterna u sebe, a pak se rozpustí, by tedy byl velkým přínosem. A to je jedna z možných aplikací našeho drátu. Prozkoumali jsme mechanické vlastnosti drátu3 a prozatím si jsme jisti, že vydrží zatížení u dětí, kde by byl i nejvyšším přínosem. Pro využití u dospělých by bylo nutné slitinu drátu dále vylepšit. A i to je předmětem našeho dalšího výzkumu.

Probíhají in vivo testy hořčíkového drátu na potkanech. Jak se kovový drát osvědčil a je již na základě výsledků možné odhadnout, kdy přejdete do dalšího stupně testování?

Pilotní testy na několika potkanech nám potvrdily nutnost potahovat drátky biodegradabilním polymerem. V současné době, ještě ve spolupráci s 1. lékařskou fakultou Univerzity Karlovy, vyhodnocujeme odebrané vzorky. Díky nim budeme schopni přistoupit k dalším testům, již velmi blízkým finálnímu uplatnění. Koncem tohoto roku se plánují začít experimenty se svazováním hrudní kosti selat ve spolupráci s Ústavem živočišné fyziologie a genetiky AV ČR.

K. Tesař, P. Köppl, foto: K. Tesař

Literatura

[1] K. Tesař, K. Balík: Nucleation of corrosion products on H2 bubbles: A problem for biodegradable magnesium implants? Materials Today, In press., DOI: 10.1016/j.mattod.2020.04.001

[2] A. Jäger, S. Habr, K. Tesař: Twinning-detwinning assisted reversible plasticity in thin magnesium wires prepared by one-step direct extrusion, Materials & Design 110, (2016), 895-902., DOI: 10.1016/j.matdes.2016.08.016

[3] K. Tesař, K. Balík, Z. Sucharda, A. Jäger: Direct extrusion of thin Mg wires for biomedical applications, T. Nonferr. Metal. Soc. 30 (2020), 373-381.,DOI: 10.1016/S1003-6326(20)65219-0

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Vzpomínka na Ludvíka Smrčku

Novinky: Fyzikální ústav - Út, 04/28/2020 - 06:57

Na nedávno zesnulého vynikajícího badatele a kamaráda Ing. Ludvíka Smrčku, DrSc., vzpomínají kolegové Pavel Středa (Stř), Petr Vašek (Va), Pavel Svoboda (Svo) a Jan Kočka (Ko).

Ludvík Smrčka významně ovlivnil náš život, a to nejen ten profesionální. Dva z nás (Stř, Va) se s ním poprvé setkali již v roce 1961 na mezinárodním táboře ve Zruči nad Sázavou, kde působil jako vedoucí. Bylo to o našich posledních prázdninách na střední škole a my jsme uvažovali, co bychom měli dělat v budoucnu. On studoval na Fakultě technické a jaderné fyziky ČVUT a jeho vyprávění o fyzice nás přesvědčilo, že jsme začali studovat na stejné fakultě. Tam jsme se s ním opět setkali jako s přednášejícím teorie pole. Dojednal nám působení v Ústavu fyziky pevných látek (nyní sekce Fyzikálního ústavu v Cukrovarnické) jako pomocných vědeckých sil, kde dělal svoji diplomovou práci. Byla experimentální, vážil vakance. Protože mu objednaná zařízení přišla až po ukončení práce, pochopil, že není vhodná doba pro experimentální práci a rozhodl se přejít na teorii. Jako kandidátskou práci provedl výpočty elektronové struktury hliníku a obhájil ji v roce 1970. To jsme už, spolu s ním, byli všichni členy pracovní skupiny, kterou v Oddělení kovů tehdejšího Ústavu fyziky pevných látek (ÚFPL) založil dr. Karel Míšek. Skupina, složená ze 2 teoretiků (Sm, Stř) a 2 experimentátorů (Va, Svo) se od začátku vyznačovala vpravdě těsnou spoluprací, což bylo dáno i tím, že jsme se po dlouhá léta všichni, včetně dr. Míška, tísnili v jedné místnosti. Spojovacím pracovním tématem skupiny byl výzkum fyzikálních vlastností pevných látek, hlavně kovů a polokovů, za nízkých teplot.

V 80. letech minulého století, kdy už byl původní ÚFPL součástí dnešního Fyzikálního ústavu, významně ovlivnily celou fyziku pevných látek nově objevené makroskopické kvantové jevy, kvantový Hallův jev (KHJ) a později i vysokoteplotní supravodivost. V té době se Ludvík soustředil na kvantovou teorii elektronového transportu v magnetických polích a na jeho popud se celá naše skupina začala věnovat těmto novým jevům. Jeden z nás (Stř) se od něho naučil základům kvantové teorie natolik, že mu to umožnilo vypracovat teorii kvantového Hallova jevu. Do studia KHJ se posléze zapojili i experimentátoři, kteří získali díky technologii MBE vhodné polovodičové struktury.

Klíčovým aspektem KHJ a příbuzných jevů je transport náboje v dvourozměrných elektronových systémech. Intenzivní rozvoj oboru na konci 80. let inspiroval Ludvíka k patrně největšímu organizačnímu počinu jeho kariéry. V říjnu 1990 opustil tehdejší Oddělení polovodičů FZÚ a založil nové Oddělení povrchů a rozhraní. Stal se jeho vedoucím a my jsme jej následovali. Pod jeho vedením vzniklo nové pracoviště se špičkovým technologickým a experimentálním vybavením. Kromě instalace moderní aparatury MBE tehdy vznikla také laboratoř elektronové litografie. Její vznik byl součástí velkého projektu “Centra nanotechnologie a materiálů pro nanoelektroniku”, na kterém se podílelo několik oddělení FZU (zodpovědný řešitel J. Kočka) a v němž byl Ludvík zodpovědný za jeho spintronickou část. Z Oddělení povrchů a rozhraní se postupně vyvinulo dnešní Oddělení spintroniky a nanoelektroniky. I poté, co Ludvík předal vedení oddělení mladším následovníkům, podílel se do posledních chvil na vědeckém programu tohoto oddělení.

Zmínili jsme na začátku, že naše skupina po dlouhá léta sdílela jednu pracovní místnost, a to i když díky četným reorganizacím tato místnost postupně patřila čtyřem různým oddělením dvou různých ústavů Akademie věd. Další reorganizace nás v posledních letech rozmístily v jiných prostorách Fyzikálního ústavu, jeden z nás (Svo) ústav nedávno úplně opustil, ale Ludvík se do této místnosti na sklonku své kariéry vrátil a pracoval v ní až do konce svých dnů.

Celkový výčet Ludvíkových publikací, grantů a dalších odborných aktivit mohou zájemci nalézt na ústavních stránkách. My bychom zde chtěli uvést jen některé osobní dojmy a vzpomínky, které v nás zanechal za těch 50 a více let spolupráce. Již bylo řečeno, že – ač teoretik – měl Ludvík blízký vztah i k experimentálnímu bádání a zastával názor, že experiment je podstatou celé fyziky. V naší pracovní skupině se to projevovalo tím, že inspiroval a někdy až „úkoloval“ experimentátory v jejich práci. Snad nejvíce se to ukázalo v naší dlouhodobé spolupráci s Laboratoří vysokých magnetických polí CNRS v Grenoblu. To byla tak trochu jeho „srdeční“ záležitost. V letech 1996 – 2012 Ludvík podal a prosadil celkem 21 projektů, na základě kterých jsme mohli studovat různé typy polovodičových struktur, připravených našimi technology ve FZU, v magnetických polích až do 30 T v tamních unikátních magnetech. Jednou, někdy i dvakrát ročně jsme vyráželi ve dvojici autem na týden do Grenoblu a ty cesty, kdy jsme se střídali za volantem a v prvních letech i přespávali v autě na parkovištích, zůstávají vryta v paměti účastníků. Rovněž tak nezapomeneme na četné stresové situace při tamních experimentech, na krásný výhled z okna pokoje pro hosty v areálu laboratoře a na výlety po okolí Grenoblu.

Četné vzpomínky se pojí i s mimopracovními aktivitami, které jsme s Ludvíkem zažili my i řada dalších kolegů. Ty se od začátku odehrávaly především na rekreačních chatách ÚFPL a později FZU v Horní Rokytnici. Je těžké docenit roli těchto chat ve vytváření a upevňování osobních vztahů mezi pracovníky ústavu. Pobyt na těchto chatách, společné brigády a lyžařské zájezdy stmelily několik generací zaměstnanců a jejich rodin. Právě zde se utvářelo celoživotní přátelství, které sahalo daleko mimo pracoviště. Spolu jsme se věnovali různým sportovním aktivitám, nejprve basketbalu a v poslední době především tenisu. Právě tenisová čtyřhra s přáteli na ústavním hřišti v Cukrovarnické bylo to poslední, co Ludvík na tomto světě zažil. Spolu jsme občas jezdili na dovolenou, spolu jsme slavili Silvestra a naše kulatá životní jubilea. V tom všem nám teď Ludvík bude chybět.

Pavel Středa

Petr Vašek

Pavel Svoboda

Jan Kočka

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Odešel Ludvík Smrčka. Jeho mottem vždy bylo: fyzika pevných látek je experimentální věda

Novinky: Fyzikální ústav - Čt, 04/23/2020 - 10:56

S velkou lítostí vám přinášíme zprávu, že náš přítel, mentor a vzácný kolega Ludvík Smrčka včera zemřel. Ludvíkova stopa v teoretickém výzkum kvanového Hallova jevu a transportu v pevných látkách je mimořádná. Jako vedoucí oddělení 15 inicioval klíčové rozšíření laboratoře molekulární epitaxe a vybudování čistých prostor s elektronovou litografií. Minulých patnáct let výzkumu spintroniky v oddělení by bylo nemyslitelných bez těchto základních laboratoří. Ludvíkovo oblíbené motto bylo, že fyzika pevných látek je experimentální věda a my jeho teoretičtí studenti toto máme vtištěné ve své vědecké DNA. Každodenní samozřejmá komunikace mezi experimentátory a teoretiky je tradice našeho oddělení, za kterou vděčíme Ludvíkovi.

Ludvíka jsem včera odpoledne viděl na tenisovém kurtu v Cukrovarnické. Se svými blízkými kolegy hrál čtyřhru tak, jak jsem ho vídal pravidelně od roku 1992, když jsem u něj začal své doktorské studium. Řezaný servis umístil přesně do rohu čtverce na podání a mně blesklo hlavou, že mu začíná další hezká sezóna …..

Tomáš Jungwirth, 23.4. 2020

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Čtvrtý ročník Talentové akademie právě začíná

Novinky: Fyzikální ústav - St, 04/22/2020 - 13:28

Stejně jako v předchozích třech letech tak i letos se mohou studenti a studentky středních škol zúčastnit projektu Talentová akademie. Jedná se o aktivitu vědeckých pracovníků z laserových center ELI Beamlines a HiLASE v Dolních Břežanech, kteří se tak snaží vychovat další generaci nových vědců a zaujmout mladé lidi pro svůj obor.

Studenti se již nyní mohou na webu www.talentovka.cz zapojit do internetového kola, ve kterém na ně čeká několik příkladů a doma si sestaví i optický experiment. Dvanáct nejlepších řešitelů si pak v říjnu během třídenního finále vyzkouší simulaci skutečného vědeckého experimentu v profesionálních laboratořích laserových center.

Talentová akademie je možností, jak si zlepšit své znalosti a schopnosti v oblasti laserové fyziky a optiky. V současné době navíc doplňuje iniciativu Akademie věd “Věda na doma”, která se právě online popularizaci vědy věnuje.

Letošní ročník bude probíhat v duchu oslav 60. výročí laseru. 16. května 2020 tomu bude přesně šedesát let, kdy americký fyzik a inženýr Theodore H. Maiman spustil vůbec první funkční laser. Laser bývá právem označován za největší objev minulého století. Ostatně těžko si dnes bez jeho existence představíme většinu vědních oborů a průmyslových odvětví. Ať už se jedná o výrobu elektroniky, internet, výzkum ultra-rychlých dějů, obrábění kovů nebo o kvantové počítače, ve všech těchto oborech si laser vydobyl své nenahraditelné místo. Česká republika má ve výzkumu laserových technologií dlouhou tradici. Již v roce 1963 byly u nás v provozu tři lasery a naši vědci se tak zařadili po bok světových průkopníků laserové fyziky.

„HiLASE a ELI Beamlines reprezentují světovou špičku laserového výzkumu. Především díky kvalitnímu mezinárodnímu vědeckému týmu a přístupu k nejmodernějším laserovým technologiím mohly být v těchto centrech postaveny nejvýkonnější lasery světa, které našim vědcům dávají nepředstavitelné možnosti dalšího výzkumu“, popisuje současnou českou laserovou fyziku Tomáš Mocek, vedoucí centra HiLASE. A právě tato laserová centra nyní dávají středoškolským studentům možnost se zblízka seznámit se současným laserovým výzkumem.

Hlavním cílem Talentové akademie je ukázat středoškolákům skutečnou podobu vědecké práce. Ta začíná studiem literatury, pokračuje návrhem a realizací experimentu a končí předáním výsledků kolegům a veřejnosti. „Talentová akademie mi ukázala, že za špičkovými vědeckými pracovišti nemusíme jezdit daleko za hranice, ale stačí sednout na autobus na Kačerově a za pár minut jsme tam. Také to, že lidé působící na těchto pracovištích jsou naprosto normální a člověk si s nimi může dobře popovídat. A konečně, že věda je oblast, které bych se v budoucnu ráda věnovala,“ zmiňuje svou osobní zkušenost účastnice loňské Talentové akademie Daniela Kropáčková.

Vědci během finále mentorují tři týmy studentů a společnými silami se snaží vyřešit zadaný výzkumný problém. Studenti získají spoustu nových informací z optiky, chemie, konstruktérství, programování nebo 3D tisku a naučí se používat vědecké přístroje. Mentoři pouze usměrňují jejich nápady do rámců možností současné vědy a technologií a seznamují je s potřebnou teorií. Skutečné řešení zadaného problému, návrh experimentu, získání a zpracování dat je však plně v rukou finalistů. Talentová akademie je unikátní právě ve volnosti, kterou studenti při práci ve vědeckých laboratořích mají.

Centra ELI Beamlines a HiLASE pomocí Talentové akademie také hledají své budoucí výzkumné pracovníky. Vybraným účastníkům akce nabízejí navazující spolupráci mj. ve formě letních stáží, během nichž se studenti zapojují do reálných vědeckých projektů center.

Svoji osobní zkušenost se stážistou, absolventem historicky prvního ročníku Talentové akademie 2017, líčí Martin Přeček z experimentálního týmu centra ELI Beamlines. „S Pavlem jsme několik týdnů společně pracovali jednak na reálném výzkumném úkolu, který se týkal měření parametrů nové mikrofluidické kapalinové trysky, a dále na přípravě a ověření vědeckého zadání následujícího ročníku Talentové akademie, kdy provedl samostatně ověření většiny chemických postupů. Pavel se ukázal jako skvělý pracovník, jemuž jsem mohl svěřit dlouhodobější trpělivé řešení úkolů.“

Zájemci se do Talentové akademie 2020 mohou hlásit od 20. dubna 2020 na webových stránkách www.talentovka.cz a zabojovat tak o místo mezi dvanácti finalisty, kteří dostanou příležitost vyzkoušet si práci v laserových centrech.

Základní informace:

Organizátoři: Fyzikální ústav AV ČR – Laserová centra ELI Beamlines a HiLASE

Profil uchazeče: student čtyřletého gymnázia, vyšších stupňů osmiletého gymnázia (kvinta – oktáva) či odborné SŠ se zájmem o přírodovědné předměty, zejména pak fyziku.

Uzávěrka přihlášek: 14. července 2020

Z přihlášených účastníků vybere odborná porota 12 finalistů. Nezávislá porota je složena z vědců Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. Všichni účastníci soutěže budou o výsledku informováni prostřednictvím e-mailu do 24. srpna 2020.

Datum finále: 2. - 4. října 2020, Dolní Břežany.

Více informací: www.talentovka.cz, www.facebook.com/TalentovaAkademie

Ilustrační fotografie a videospot: bit.ly/FotoMediaTA2020

Kontakt:

HiLASE: Radka Kozáková, Radka [dot] Kozakovahilase [dot] cz, 601 560 164

ELI Beamlines: Hana Strnadová, Hana [dot] Strnadovaeli-beams [dot] eu, 601 560 333

Dolní Břežany, 20. 4. 2020

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Čeští vědci přispěli k vývoji nové třídy jednorozměrných organických vodičů

Novinky: Fyzikální ústav - St, 04/22/2020 - 09:56

Mezinárodní tým vědců za účasti výzkumníků z Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů (RCPTM) Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci a Fyzikálního ústavu (FZU) v Praze navrhl a experimentálně potvrdil možnost přípravy jednorozměrných vodivých polymerů na bázi uhlíku. Vzhledem k tomu, že uhlík je jedním z nejdostupnějších prvků, vykazují nové polymerní vodiče v porovnání s běžnými kovovými vodiči potenciálně nejen nižší výrobní náklady, ale také větší stabilitu a lepší možnosti řídit jejich materiálové vlastnosti. Společná práce českých, španělských a švýcarských vědců, kterou publikoval tento týden časopis Nature Nanotechnology,1 představuje nový přístup k vývoji nekovových vodičů využitelných v solární energetice, optických technologiích či nanoelektronice. O významu práce svědčí fakt, že editoři časopisu Nature Nanotechnology věnovali článku speciální komentář News & Views. (https://www.nature.com/articles/s41565-020-0667-8)

„Výhodou nových polymerů je vysoká reprodukovatelnost přípravy a očekávaná vyšší stabilita oproti původním obohaceným vodivým polymerům. Možnost konstrukce stabilních uhlíkových vodivých polymerů otevírá nové možnosti pro miniaturizaci a zvýšení výkonu řady elektronických součástek,“ říká Pavel Jelínek, který vede český tým.

Kovové vodiče, které jsou v současné době nedílnou součástí většiny komerčních elektrických a elektronických zařízení, vedou elektrický proud pomocí volných elektronů v jejich strukturách. Organické molekuly na bázi uhlíku a vodíku ve většině případů volné elektrony neobsahují a chovají se jako izolanty. Jsou ovšem známy organické vodiče, tzv. vodivé polymery, které vedou elektrický proud díky obohacení jinými prvky. Tyto cizí prvky dodávají nebo odebírají ze struktury uhlíkových polymerů elektrony, čímž vzniká potřebný volný elektrický náboj odpovědný za vysokou elektrickou vodivost. Za objev těchto polymerů byla v roce 2000 udělena Nobelova cena za chemii. Výhodou polymerních vodičů oproti běžným kovovým vodičům je nenáročnost jejich výroby a snadné zpracování běžnými technologiemi, lepší mechanické vlastnosti a možnost ladit jejich elektrické i optické charakteristiky. Některé z nich proto nalezly uplatnění v organických LED diodách, solárních článcích, tranzistorech nebo různých typech senzorů. Naopak hlavní nevýhodou stávajících vodivých polymerů je jejich nízká chemická a tepelná stabilita, která souvisí s přítomností cizích prvků v jejich struktuře. Řada laboratoří ve světě se proto snaží o přípravu nových typů vodivých polymerů, které by cizí prvky neobsahovaly. Jako prvnímu se to podařilo právě česko-španělsko-švýcarskému týmu.

„V naší práci jsme studovali tzv. π-konjugované polymery, které jsou charakteristické střídáním jednoduchých a dvojných vazeb mezi atomy uhlíku. Nicméně vhodnou volbou základních stavebních jednotek polymeru lze připravit jednorozměrný systém, který se nachází v blízkosti fázového přechodu, na základě kompenzace vnitřního mechanického napětí polymeru a jeho elektronové struktury. Právě s použitím správných výchozích molekul vznikl vysoce vodivý polymer s volnými elektrony bez nutné přítomnosti cizích prvků. Tento přístup k syntéze 1D vodivých polymerů může vést k vývoji nové generace organických vodičů pro molekulární elektroniku, uvedl Jelínek.

Syntéza 1D polymerních řetízků probíhala na povrchu zlata. Chemickou strukturu a elektrické vlastnosti vědci zkoumali pomocí rastrovacího mikroskopu s chemicky upraveným hrotem, který umožňuje zobrazení jednotlivých molekul (obr. 1.) „Vodivé polymery byly připraveny nanesením vhodných molekul, které vyvinuli španělští kolegové, na povrch zlata. Jejich následné tepelné zpracování vedlo k tvorbě dlouhých 1D řetízků bez jakýchkoliv strukturních poruch. Základní stavební jednotky polymerů byly vzájemně propojenými uhlíkovými můstky. Elektrické vlastnosti 1D polymerů lze navíc ladit právě vhodnou volbou základních stavebních jednotek a posunout se například k vývoji 1D organických polovodičů. Vyvinuté polymery by mohly nalézt uplatnění nejen při vývoji molekulární elektroniky, ale i nových optoelektronických zařízení nebo organických solárních cel,“ říká Bruno de la Torre působící ve FZU a RCPTM.

Výsledky studie navazují na spolupráci španělského a českého týmu, která v nedávné minulosti vedla k vývoji chemických protokolů pro syntézu polymerů, jejichž příprava není možná pomocí běžných postupů.2 „Práce v Nature Nanotechnology ukazuje unikátní možnosti chemie na površích, kde se uplatňují odlišná chemická pravidla oproti reakcím probíhajícím v kapalném nebo plynném prostředí. Lze tak připravit zcela unikátní materiály jako jsou právě 1D molekulární vodiče s vlastní vodivostí vyplývající přímo z jejich struktury. Tyto poznatky by mohly pomoci k řešení řady dalších vědeckých výzev a přípravě nové generace nízkodimenzionálních struktur se zcela novými optickými, magnetickými a elektrickými vlastnostmi,“ dodává Radek Zbořil z olomouckého RCPTM.

Reference:

1. B. Cirera, A. Sánchez-Grande, B. de la Torre, J. Santos, Sh. Edalatmanesh, E. Rodríguez-Sánchez, K. Lauwaet, B. Mallada, R. Zbořil, R. Miranda, O. Gröning, P. Jelínek, N. Martín, D. Ecija,Tailoring topological order and π-conjugation to engineer quasi-metallic polymers, Nature Nanotech. (2020) DOI: 10.1038/s41565-020-0668-7.

2. A. Sánchez-Grande, B. de la Torre, J. Santos, B. Cirera, K. Lauwaet, T. Chutora, S. Edalatmanesh, P. Mutombo, J. Rosen, R. Zbořil, R. Miranda, J. Björk, P. Jelínek, N. Martín and D. Écija," ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION vol. 58, iss. 20, pp. 6559-6563, 2019. DOI: 10.1002/anie.201814154.

Kontaktní osoby:

Pavel Jelínek

Fyzikální ústav AV ČR | RCPTM

E-mail: jelinekpfzu [dot] cz | M: 734 353 740

https://www.nature.com/articles/s41565-020-0668-7

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Fyzikální ústav AV ČR zahajuje spolu s desítkou českých firem sériovou výrobu ochranných masek

Novinky: Fyzikální ústav - Pá, 04/17/2020 - 13:47

Společnost CARDAM, dceřiná společnost Fyzikálního ústavu AV ČR, společnosti Beneš a Lát, a. s., a České zbrojovky, a. s., spustí v příštím týdnu sériovou výrobu polomasek RP95-M určených pro nejvyšší stupeň ochrany. Maska vychází z původního modelu vyvinutého na ČVUT. Oproti prozatímní produkci na 3D tiskárnách se ale budou klíčové díly vyrábět ne desítky minut, ale desítky sekund. Zároveň se maska zkvalitní i zlevní.

Jedna z prvních dodávek z plánované týdenní produkce 50 000 kusů směřuje do ústavů Akademie věd ČR, kde vědci testují vzorky na přítomnost koronaviru. Koordinaci výroby zajišťuje CARDAM, s. r. o., dceřiná firma Fyzikálního ústavu AV ČR, společnosti Beneš a Lát, a. s., a České zbrojovky, a. s. „Maska umožňuje použití výměnných filtrů včetně filtrů P3 R, přesahujících úrovní ochrany třídu FFP3,“ vysvětluje Michael Prouza, ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR, kde vědci vyvinuli speciální komoru na testování těsnosti masek.

Pro sériovou výrobu na vstřikovacích lisech bylo nutné upravit návrh prototypu masky vyvinuté na Českém institutu informatiky, robotiky a kybernetiky ČVUT. Na základě výhradní licence poskytnuté start-up firmou ČVUT TRIX Connections, s. r. o. vznikl upravený model RP95-M, na jehož vývoji a konstrukčním řešení sériové podoby se podílely společnosti CARDAM, s. r. o., a Beneš a Lát, a. s.

Akademicko-průmyslový ping-pong

Spolupráce mezi vědci a výrobními společnostmi na inovaci prototypu a spuštění sériové výroby stála na zkušenostech z předchozích projektů v rámci Národního centra kompetence MATCA, ale i na osobním nasazení desítek lidí. „Byla to ukázka sehraného akademicko-průmyslového ping-pongu,“ říká Miloslav Klinger z Fyzikálního ústavu AV ČR a Jan Lát ze společnosti Beneš a Lát, a. s., dodává: „Například z důvodu maximálního urychlení výroby forem byly práce na formách pro výrobu masek rozděleny mezi šest nástrojáren, které paralelně pracovaly na deseti formách pro výrobu masek.“

Klíčová pro bezpečnost masky je těsnost. "Každá maska bude podrobena podmínkám násobně náročnějším než při běžném provozu. Cílem je, aby se mezi pracovníky v první linii dostaly jen ty nejkvalitnější masky," vysvětluje Tomáš Jetmar, jehož tým má na starosti vývoj testovacího zařízení vyvinutého přímo ve Fyzikálním ústavu AV ČR.

Vyšší kvalita, nižší cena, delší životnost

Náklady spojené s používáním těchto masek jsou výrazně nižší dokonce i v porovnání s respirátory FFP2 poskytující navíc významně nižší ochranu. „V porovnání s běžně dostupnými respirátory FFP2 jsou náklady na měsíční provoz více než desetkrát nižší,“ říká Ondřej Kurkin, ředitel CARDAM, s. r. o.

Díky odolným materiálům je možné masku opakovaně sterilizovat a její životnost je stanovena minimálně na 100 sterilizačních cyklů v autoklávu a na neomezený počet dezinfekcí.

Použitý částicový kombinovaný filtr P3 R odpovídá maximálnímu stupni ochrany a dle výrobce filtrů AVEC CHEM, s. r. o., je v čistém prostředí nemocnice jeho životnost přibližně týden nepřetržitého provozu. Ve spolupráci Fyzikálního ústavu AV ČR a společnosti SIGMA Výzkumný a vývojový ústav, s.r.o. probíhá navíc vývoj metody pro dezinfekci filtrů za účelem prodloužení jejich životnosti.

Fyzikální ústav AV ČR též koordinuje distribuci jedné z prvních objednávek, kdy 1200 kusů ochranných masek bude doručeno a používáno vědci v biologických a chemických ústavech AV ČR, kteří se podílejí na testování a dalších aktivitách v boji proti nemoci covid-19.

Na přípravě sériové výroby spolupracovaly spojenými silami mimo jiné tyto společnosti:

 JAN SVOBODA s.r.o.

 Šonka servis s.r.o. (Černošice)

 Jiří Češka. Nástrojárna Příbram (Příbram)

 FORMEX Koh-I-Noor machinery s.r.o. (Brno)

 Staform UH s.r.o. (Uherský Brod)

 KONFORM PLASTIC s.r.o. (Zlín)

 Peartec s.r.o. (Plzeň)

 Libeos s.r.o. (Liberec)

 TD-IS, s.r.o. (Plzeň)

 JSW Machines s.r.o. (Brno)

Praha, 17. dubna 2020

Foto: Beneš a Lát, a. s.

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

9. dubna 1963 byl spuštěn první československý laser

Novinky: Fyzikální ústav - Čt, 04/09/2020 - 07:45

V tomto roce si připomínáme šedesáté výročí první úspěšné realizace laseru [1]. V tomto kontextu bychom rádi upozornili na to, že první plně funkční prototyp laseru byl v našich zemích vyvinut a uveden do provozu 9. dubna 1963 ve Fysikálním ústavu ČSAV díky Karlu Pátkovi (5. 5. 1927 - 25. 11. 1967), významnému badateli v oboru luminiscence pevných látek.

Aktivním prostředím prvního československého laseru nebyl rubín, tj. první laserový aktivní materiál na světě [1], ale neodymové sklo (angl. Nd:glass). Sklo dopované neodymitými ionty bylo využito jako laserový materiál poprvé Snitzerem [2], krátce po Maimanově úspěchu s rubínem. Prvně a též nejčastěji sledovaný a využívaný přechod 4F3/2  4I11/2 v iontech Nd3+ emituje záření o vlnové délce 1,06 m, tedy v blízkém infračerveném oboru.

Laserového efektu bylo v opticky čerpané tyčince neodymového skla dosaženo po pěti měsících intenzivních přípravných, konstrukčních a vlastních experimentálních prací. Jádro zařízení [3] tvořila eliptická komora s vnitřní stěnou vyleštěnou do vysokého lesku. V jednom ohnisku se nachází xenonová výbojka. Uvnitř komory byla jen aktivní část (délka 10,5 cm a průměř 0,8 cm) výbojky. Druhé ohnisko vyplnila tyčinka neodymového skla usazená na chladicím trnu vnořeném do kapalného dusíku v Dewarově nádobě. Toto uspořádání zajišťovalo efektivní a poměrně rovnoměrný přenos zářivé energie výbojky do aktivního prostředí laseru. Podrobný popis zařízení a jeho funkce naleznou zájemci v publikacích [3,4].

Již v polovině šedesátých let se objevil názor [5], relativizující úspěchy při konstrukci prvních laserů u nás konstatováním, že taková zařízení byla tehdy na západě běžně dostupná na čistě komerční bázi. Přestože tento argument jistě má racionální jádro, velmi přesvědčivě nám zní i odpověď na něj [6]. Tyto lasery sice na světovém trhu byly, ale naše výzkumné a vývojové instituce si je z řady důvodů nemohly zakoupit. Dovoz takového zboží byl do socialistických států často embargován, navíc chyběly potřebné valuty. Práce na tuzemských laserech se také neomezovaly jen na získání zkušeností s konstrukcí laseru a vlastnostmi laserového paprsku. Obvykle nastartovaly podpůrné resp. paralelní výzkumné aktivity poskytující původní výsledky reflektované mezinárodní komunitou.

Tak tomu bylo i v tomto případě. Snaha o realizaci výše popsaného laseru iniciovala práce na přípravě neodymových skel různých typů a detailní studium jejich optických vlastností - jak absorpčních, tak emisních. K. Pátek tyto systematické výzkumy prováděl ve spolupráci s J. Pantoflíčkem z Matematicko-fyzikální fakulty UK a dalšími spolupracovníky. Snažili se především osvětlit, jak ovlivňuje prostředí určitého skla neodymité ionty v něm obsažené. Dosáhli významných původních výsledků [5-8] s dobře patrným mezinárodním ohlasem.

Tato plodná a nadějná kapitola raného laserového výzkumu na Fysikálním ústavu ČSAV se bohužel záhy uzavřela řízením osudu. Karel Pátek zemřel po krátké těžké nemoci 25. listopadu 1967 – více o jeho životě a díle viz např. [4,9,10].

V případě zájmu o další podrobnosti, prosím, kontaktujte pracovníky FZÚ: P. Köppl [kopplfzu [dot] cz; tiskové zprávy] a L. Juha [juhafzu [dot] cz; technické detaily laseru]

Literatura

1. T. H. Maiman: „Stimulated optical radiation in ruby“, Nature 187, 493 (1960).

2. E. Snitzer: „Optical maser action of Nd+3 in a barium crown glass“, Phys. Rev. Lett. 7, 444 (1961).

3. K. Pátek: „Kvantový generátor s neodymovým sklem“, Slaboproudý obzor 25, 390 (1964).

4. L. Vyšín, L. Juha: „Pocta Karlu Pátkovi za první československý laser”, Čs. čas. fyz. 60, 316 (2010)

5. K. Hauptmanová, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Die optischen und Lumineszenzeigenschaften von mit Neodym aktiviertem Glas“, Czech. J. Phys. B 14, 698 (1964).

6. K. Hauptmanová, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Absorption and fluorescence of Nd3+ ion in lanthanum-borate glass“, Czech. J. Phys. B16, 807 (1966).

7. K. Hauptmanová, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Absorption and fluorescence of Nd3+ ion in silicate glass“, phys. stat. sol. 9, 525 (1965).

8. S. Mockovčiak, J. Pantoflíček, K. Pátek: „Crystal field calculations of transition probabilities in Nd3+ in glass“, phys. stat. sol. 11, 401 (1965).

9. J. Pastrňák, J. Kubátová: „Karel Pátek zemřel“, Čs. čas. fyz. A 18, 123a (1968); „Seznam publikací RNDr. K. Pátka C.Sc.“, Čs. čas. fyz. A 18, 238 (1968).

10. F. Karel: „Vzpomínáme Karla Pátka“, Čs. čas. fyz. A 27, 421 (1977).

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Biosenzor může odhalit koronavirus dříve, než se začnou tvořit protilátky

Novinky: Fyzikální ústav - St, 04/08/2020 - 09:46

Objevovat přímo virové částice koronaviru SARS-COV-2 na rozdíl od náročného zjišťování protilátek v těle pacientů prováděním tzv. rychlotestů by mohla v dohledné době umožnit technologie vyvíjená skupinou Hany Lísalové z Oddělení optických a biofyzikálních systémů Fyzikálního ústavu AV ČR.

¨

„Rozhodli jsme se věnovat vývoji vysoce citlivého a přenosného biosenzoru pro detekci koronaviru. Ten přítomnost viru odhalí nejen v tělních tekutinách, ale i v jiných vzorcích, jako jsou stěry z obleků nebo voda,“ vysvětluje Hana Lísalová z Fyzikálního ústavu AV ČR.

K urychlenému vývoji přispívá i skutečnost, že navrhovaný postup se odvíjí z již existující spolupráce s Ochrannou službou Policie ČR zaměřené na vývoj přenosného biodetekčního systému pro rychlé odhalení patogenních látek v potravinách.

S pomocí laboratorního funkčního vzorku vědci nyní prokázali jedinečné vlastnosti rychlé a citlivé detekce. “Během dvaceti minut jsme například přímo detekovali bakterie Escherichia coli O157:H7 nebo Salmonella typhi v homogenizovaném hamburgeru,” říká Alexandr Dejneka, který s Hanou Lísalovou na projektu spolupracuje. Bakterie se přitom podařilo jednoznačně prokázat už v řádu jednotek na mililitr vzorku. Srovnatelná citlivost byla dosažena i při detekci viru Hepatitidy A v potravinových vzorcích.

Samotné testování systému je předběžně domluveno na Parazitologickém ústavu Biologického centra AV ČR a Přírodovědecké fakultě Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích.

Univerzální technologie

Vyvíjené biodetekční systémy jsou založené na bázi tzv. ultra-rezistentních polymerních povrchů, které při přímém kontaktu s reálnými biologickými médii neztrácejí funkční rozpoznávací vlastnosti. Technologie je přitom naprosto univerzální a dá se relativně jednoduše adaptovat na jiný typ detekované látky a jiné typy vzorků. Srdcem biosenzoru jsou výměnné polymerní biočipy, které je možné při negativní odezvě používat opakovaně.

Pokud bude vývoj nového biočipu postupovat podle předpokladů, mohly by funkční prototypy vzniknout v řádu několika měsíců. V akademickém prostředí je možné zajistit výrobu stovek biočipů, pro pořízení většího množství testů a snížení ceny biočipů by bylo nezbytné jejich výrobu škálovat a najít vhodného průmyslového partnera.

K personálnímu a finančnímu zajištění rychlého vývoje biodetekčních systémů bude především použitá platforma projektu NCK MATCA, případně jiných projektů TAČR.

Kontakt:

Alexandr Dejneka, Ph.D., vedoucí odd. optických a biofyzikálních systémů FZÚ AV ČR

e-mail: dejnekafzu [dot] cz, tel.: 266 052 141

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Věda nezačíná dosazením do vzorečku. Učí středoškoláky Hynek Němec

Novinky: Fyzikální ústav - Út, 03/24/2020 - 09:58

Začínal v Turnaji mladých fyziků jako účastník, ale postupně přešel z pozice účastníka do role hodnotícího a nyní se Hynek Němec podílí i na organizaci celé akce. Nadané středoškolské studenty učí, že věda nezačíná dosazením do vzorečku a nekončí vyřešením fyzikálního problému. Velký podíl na úspěchu vědce má i formulace fyzikálního problému, ale zejména finální prezentace výsledků odborné i laické veřejnosti. To platí i pro Turnaj mladých fyziků, který je jeho další srdcovou záležitostí stejně jako jeho vědecká činnost na Fyzikálním ústavu.

„V rámci kurzů Výlet do reálné vědecké práce ve fyzice (VYDRA) připravujeme pro studenty přednášky o zpracování dat, tvorbě grafů, probíráme pokročilý matematický aparát, a ve vysokoškolském fyzikálním praktiku necháváme účastníky samostatně pracovat s měřícími aparaturami. Uvědomí si tak například, kolik času a úsilí je nutné na přípravu podkladů a i na samotnou prezentaci. Nemohou předpokládat, že poster připraví za deset minut,“ vysvětluje Němec.

Koncept kurzů VYDRA studenty motivuje k hledání aktivních řešení a postupů a neumožňuje jim automatické dosazování veličin do vzorečků. V loňském ročníku pracovali studenti ve Fyzikálním ústavu v laboratoři terahertzové spektroskopie a věnovali se i infračervené spektroskopii. „Naše pracoviště jsou vysoce specializovaná a studenti mohou pracovat pouze pod dozorem, proto v příštích ročnících budeme více využívat aparatury vysokoškolských praktik,“ vysvětluje Němec plány do budoucna. Výsledky naměřených dat z praktik prezentují studenti formou posterů před ostatními účastníky turnaje a letos poprvé byli v auditoriu také zástupci pedagogů z gymnázia Christiana Dopplera.

Na střední školy míří i další obdobná aktivita Hynka Němce. Fyzikální ústav je jeho prostřednictvím spoluřešitelem v projektu Erasmus+ DIBALI (Development of Inquiry Based Learning via IYPT) zaměřeného na pomoc pedagogům při vytváření a rozvíjení badatelsky orientované výuky fyziky. Zdrojem inspirace jsou pro fyzikáře úlohy z celorepublikové soutěže Turnaje mladých fyziků.

„Ve třídě fyzika baví třeba čtyři studenty, ale pedagog se musí přizpůsobit většině,“ říká Němec a pokračuje: „Nadané studenty je potřeba podchytit a poskytnout jim prostor pro další rozvoj, čehož si jsou fyzikáři vědomi a ti nejlepší z nich posílají své studenty na stáže, soutěže a další aktivity.“

První pracovní setkání týmů s porotci a soutěžícími z předcházejících ročníků turnaje jsme uskutečnili ve chvíli, kdy účastníci už pracovali na sedmnácti zadaných úlohách. „Zjišťovali jsme, jak lze vylepšit práci týmů a jak nejlépe podpořit účastníky soutěže i jejich pedagogy. Kromě toho jsme se týmům snažili poskytnout zpětnou vazbu v momentě, kdy už mají jasnou představu, co řešení úloh Turnaje obnáší,“ vysvětluje Němec. Většina úloh nutí žáky volit kreativní přístup – jako u tvorby co možná nejmenšího zařízení, které zabrání rozbití vajíčka při pádu ze dvou metrů. „Předpokládá se zapojení všech dostupných prostředků k řešení úlohy, od návrhu a sestavení měřícího zařízení až po teoretický popis pozorovaných jevů nebo počítačové simulace“, dodává.

Zahřívacího setkání se před vlastními regionálními soutěžemi zúčastnilo 30 studentů ze šesti soutěžních týmů doprovázených fyzikáři. Jejich postřehy a návrhy nyní organizátoři zpracovávají a vylepšují systém soutěže, který simuluje pro středoškolské studenty reálné postupy vědeckého bádání. Soutěž je unikátní tím, že při ní studenti svoje řešení prezentují a v diskusi rozebírají řešení soupeřů; hodnocena je nejen úroveň řešení, ale i kvalita prezentace a diskuse.

Vítěz soutěže do níž se ročně zapojuje více jak 12 středních škol reprezentuje Českou republiku v mezinárodní soutěži. V roce 2018 se českému týmu podařilo v konkurenci 32 mezinárodních družstev získat stříbrnou medaili.

Výlet do reálné vědecké práce ve fyzice (VYDRA) zaštiťuje Jednota českých matematiků a fyziků a na přípravě kurzů se kromě Fyzikálního ústavu podílí Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT stejně jako Matematicko-fyzikální fakultu Univerzity Karlovy a je spolufinancována v rámci Programu státní podpory práce s dětmi a mládeží pro NNO, prostřednictvím Jednoty českých matematiků a fyziků.

Soutěž Turnaj mladých fyziků svým konceptem odráží nejmodernější trendy ve vzdělávání. Studenti se díky ní učí vědecky pracovat v týmech – od sestavení hypotézy po její realizaci a prezentaci a pedagogové se seznamují s možnostmi badatelsky orientované výuky. V organizačním výboru jsou zastoupeny pracovníci akademických a univerzitních institucí zabývajících se fyzikálním výzkumem napříč celou republikou.

Autor: Petra Köppl Datum: 30. 3. 2020
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

První pozorování řízeného přenosu elektronu v rámci jedné molekuly

Novinky: Fyzikální ústav - Čt, 03/19/2020 - 10:50

Tým českých vědců poprvé demonstroval řízený přenos elektronu v rámci jedné molekuly. Práce publikovaná v časopise Nature Communications přináší důležité poznatky nejen o jednom z klíčových procesů ve fyzice, chemii a biologii, ale též představuje inspiraci pro konstrukci kvantových počítačů na bázi molekulárních celulárních automatů či superkapacitátorů pro ukládání energie v jednotlivých molekulách.

„Podařilo se nám uskutečnit řízený přenos elektronu v rámci jedné izolované molekuly a zároveň změřit množství energie, která se během tohoto procesu uvolní do okolí. Tato měření podpořená teoretickým modelem přinášejí detailní poznatky o kvantově mechanických procesech, jakými jsou přenos náboje a přeměna energie na atomární úrovni,“ vysvětluje Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR.

Za účelem realizace této studie vědci navrhli molekulu, která obsahuje dva atomy železa chemicky vázaného ve ferrocenových jednotkách. Tato tzv. redoxní centra o definované vzdálenosti pak slouží jako rezervoáry, mezi nimiž se přenos elektronu (tj. jednotkového náboje) odehrává. Molekuly byly umístěny na povrch kuchyňské soli a měření probíhala za podmínek ultravysokého vakua. Pro řízený přenos elektronu mezi ferrocenovými jednotkami a určení polohy náboje vědci použili mikroskop atomárních sil. Ten zároveň umožnil detekovat energii, která se během přenosu elektronu nenávratně uvolnila do okolí.

Následná teoretická analýza ukázala, že opakovaný přenos elektronů vyvolaný oscilující sondou mikroskopu atomárních sil dostává systém z termální rovnováhy, což způsobuje slabou teplotní závislost rychlosti přenosu elektronu mezi ferrocenovými jednotkami.

Důležitým předpokladem pro úspěšný nástup kvantových technologií je detailní znalost základních procesů, na nichž jsou založeny, tj. na přenosu náboje a s tím spojené přeměně energie na atomární úrovni. Přenos elektronu v molekulách hraje významnou roli i v mnoha biologických a chemických pochodech, jakými jsou například fotosyntéza, koroze či řada enzymatických reakcí. Přes zásadní význam těchto procesů a vynaložené úsilí jim porozumět jsou naše současné možnosti studia a řízení přenosu náboje na úrovni jednotlivých atomů či molekul stále značně omezené.

Práce multidisciplinárního týmu českých vědců z Fyzikálního ústavu AV ČR, Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR, Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy a Regionálního centra pokročilých technologií a materiálů Univerzity Palackého v Olomouci představuje významný krok vpřed pro pochopení kvantových procesů spojených s přenosem elektronu v jednotlivých molekulách a s tím spojené přeměny energie.

Autor: FZU Datum: 19. 3. 2020
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Grantová agentura ČR zrušila veřejné soutěže vyhlášené dne 21. 2. 2020

Novinky: Fyzikální ústav - St, 03/18/2020 - 16:57

V souvislosti s šířením epidemie koronaviru na území České republiky upozorňuje vědecká veřejnost, že vyhlášením nouzového stavu je narušena příprava návrhů projektů v aktuálně vyhlášených soutěžích.

Ve snaze reagovat na stávající zcela mimořádnou situaci a vyjít maximálně vstříc všem řešitelům, předsednictvo Grantové agentury rozhodlo o zrušení veřejných soutěží ve výzkumu, vývoji a inovacích na podporu projektů EXPRO, JUNIOR STAR, standardních i mezinárodních bilaterálních, vyhlášených Grantovou agenturou dne 21. 2. 2020 v Obchodním věstníku (s počátkem soutěžní lhůty dne 22. 2. 2020 a koncem soutěžní lhůty dne 7. 4. 2020) s předpokládaným zahájením řešení od 1. ledna 2021 a současně rozhodlo o neprodleném opětovném znovuvyhlášení všech těchto veřejných soutěží ve výzkumu, vývoji a inovacích s předpokládaným zahájením řešení od 1. ledna 2021.

Podmínky nově vyhlašovaných veřejných soutěží ve výzkumu, vývoji a inovacích budou identické s těmi, k jejichž zrušení došlo. Grantová agentura tímto krokem vychází vstříc žádosti velké části vědecké veřejnosti a zajistí přitom zákonné prodloužení soutěžní lhůty pro podávání návrhů projektů do 4. 5. 2020, které by za současného znění zákona o podpoře výzkumu, experimentálního vývoje a inovací nebylo jinak možné.

Předsednictvo Grantové agentury po důkladném zvážení a konzultaci s představiteli uchazečů o účelovou podporu základního výzkumu volí tuto cestu a tyto termíny. Bude tak zajištěno, jak faktické prodloužení možnosti podávat návrhy projektů zájemcům o podporu, tak i ukončení hodnoticí lhůty v původních termínech 2. 11. 2020 pro projekty EXPRO a JUNIOR STAR, resp. 1. 12. 2020 pro standardní grantové projekty a mezinárodní grantové projekty.

Období nejistoty uchazečů a řešitelských kolektivů ani začátek řešení projektů se tak nebude prodlužovat do následujícího roku. Grantová agentura tak postupuje s maximální snahou zachovat kontinuitu financování základního výzkumu a zároveň poskytnout všem zájemcům více času pro přípravu projektů.

Předsednictvo si je vědomo skutečnosti, že tyto závazky Grantové agentury vůči vědecké veřejnosti bude možné splnit pouze za maximálního nasazení ze strany hodnotitelů i zaměstnanců Kanceláře GA ČR a věří, že tento krok bude přijat vědeckou veřejností s porozuměním.

Zdroj: www.gacr.cz

Datum: 18. 3. 2020

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Grand prix české vědy: Analýza soutěží Grantové agentury ČR pro rok 2020

Novinky: Fyzikální ústav - Út, 03/10/2020 - 18:10

Iniciativa Czexpats in Science přináší analýzu dat o posuzovaných projektech základního výzkumu s počátkem řešení v roce 2020. Díky informacím o neschválených návrzích, které byly vyžádány od GA ČR na základě zákona o svobodném přístupu k informacím, můžeme odpovědět na otázky jako: Které instituce o granty žádají? Jak jsou úspěšné? A která témata jsou populární?

Grantová agentura České republiky (GAČR) je organizační složka státu zodpovědná za rozdělování veřejných prostředků na základní výzkum. V českém akademickém systému se jedná o hlavní zdroj grantových prostředků pro malé i velké výzkumné skupiny a s nadsázkou se dá říct, že každá vědkyně i každý vědec v Česku si k nějakému grantu GAČR během své kariéry přičichl nebo přičichne.

GAČR každoročně zveřejňuje statistiky o projektech ve svých výročních zprávách a informace o schválených projektech jsou po čase dostupné v Centrální evidenci projektů. Co ale v celkovém obrázku chybí jsou informace o neschválených návrzích, díky kterým by bylo možné odpovědět na otázky jako: Které instituce o granty žádají? Jak jsou úspěšné? Která témata jsou populární?

Iniciativa Czexpats in Science propojuje české vědce působící v zahraničí a snaží se jim mimo jiné pomoci s orientací v prostředí české vědy. Aby lépe zmapovali systém grantů pro základní výzkum, požádali Czexpats na základě zákona o svobodném přístupu k informacím o data o posuzovaných projektech s počátkem řešení v roce 2020. GAČR žádost “částečně zamítl”, a to s odvoláním na zákon o ochraně osobních údajů, autorský zákon a zadávací dokumentace jednotlivých grantových schémat. Přesto bylo možné vybrané rozměry poskytnutých dat analyzovat a výsledky, u nichž jsme se zaměřili především na aspekty, které GAČR nezveřejňuje ve svých výročních zprávách, shrnout v tomto textu. Analýzu loňských dat přinášíme v době, kdy probíhá příjem žádostí do hlavních soutěží GAČR pro rok 2021.

Vstupní data a zdrojové kódy analýz v R a Pythonu jsou dostupné online na github.com.

Projektové soutěže

Pro projekty s počátkem řešení v 2020 bylo otevřeno 5 soutěží. Podle absolutních počtů přihlášek představují dominantní soutěž Standardní projekty s 1900 žádostmi (Obrázek 1). Standardní projekty jsou udělovány na 2-3 roky. Jejich relativně krátké trvání bývá zdrojem kritiky, neboť je obtížné v daném časovém rámci realizovat výzkum i publikovat jeho výsledky. Hodnocení projektu však lze na základě žádosti odložit, což poskytuje dodatečný prostor pro vykázání výsledků. Výhodou této soutěže je kromě velké alokace finančních prostředků také flexibilita pro hlavní řešitele s ohledem na formální požadavky. O Standardní grant se mohou ucházet seniornější i začínající badatelé, ovšem ti druzí se pak mohou potýkat s náročnější konkurencí.

Druhá nejfrekventovanější soutěž – Juniorské projekty – proběhla v roce 2019 naposledy. Nahradila ji čerstvě vyhlášená soutěž Junior STAR. Charakteristickým znakem Juniorských projektů bylo omezení na počet let od získání Ph.D. titulu, nezbytnost vytvořit tým s minimálně dvěma začínajícími badateli a požadavek na absolvování zahraniční stáže v trvání nejméně 6 měsíců, přičemž toto omezení bylo zmírněno na možnost vykázat dvě tříměsíční stáže. Za zahraniční se v soutěži považovala jiná země, než ve které žadatel získal doktorát, proto bylo toto schéma populární mezi českými badateli, kteří obdrželi doktorát v zahraničí a vrátili se do Česka, kde po 6 měsících splnili kvalifikační podmínku. Na druhou stranu tatáž podmínka z možnosti ucházet se o podporu vyřadila vědce s doktoráty získanými mimo ČR, ale bez vazeb na české instituce, které by tyto absolventy přijaly ještě před žádostí o Juniorský grant. Budoucí projekty Junior STAR zachovávají požadavek na významnou zahraniční zkušenost, avšak namísto formálního kritéria bude tato hodnocena kvalitativně. Vykazovat lze např. i stáže absolvované během doktorského studia nebo publikační zkušenosti v mezinárodních týmech. Junior STAR také slibuje štědřejší dotaci a doba trvání grantů je stanovena na 5 let. Parametry nové soutěže jsou tedy nastaveny tak, aby lépe podpořily ambiciózní týmy, ovšem uděleno má být pouhých 25 grantů, oproti 94 tříletým grantům v poslední Juniorské soutěži.

Z hlediska prestiže se v posledních dvou letech do čela soutěží GAČR postavily projekty EXPRO, tzv. grantové projekty excelence. Jsou charakteristické trváním na 5 let, výší celkové dotace až 50 mil. Kč, sníženými formálními požadavky na průběžná hodnocení a povinností, aby z podpořeného týmu vzešla aspoň jedna žádost o projekt Evropské výzkumné rady (ERC). Zkušenost z již realizovaných soutěží ukazuje, že šanci mají pouze žádosti předložené seniorními badateli, kteří jsou etablovanými autoritami v oboru. Projekty EXPRO tak na jednu stranu dávají šanci vytvořit skutečně excelentní podmínky pro výzkum, na druhou stranu zjevně fungují v režimu Matoušova efektu, kterým sociolog vědy Robert Merton pojmenoval jev, kdy ti úspěšní se stávají ještě úspěšnějšími. Stojí za zmínku, že v soutěži EXPRO 2020 je v pozici hlavního řešitele mezi úspěšnými žádostmi pouze jedna žena. Bohužel nevíme, kolik žen o grant žádalo.

Zbývající dvě soutěže vyhlašované GAČR mají mezinárodní charakter. Soutěží se jednak o Mezinárodní projekty, které GAČR vyhlašuje na základě bilaterální spolupráce se zahraničními agenturami (Německo, Tchaj-wan, Korea, Rusko, Brazílie), jednak na platformě Lead Agency. V soutěži Lead Agency hodnocení žádostí provádí pouze jedna agentura, která je v pozici “Lead Agency”. Dosud GAČR takto spolupracovala pouze s rakouskou agenturou FWF, v soutěži na rok 2021 je portfolio rozšířeno o švýcarské, polské a slovinské partnery.

Rozpočty a úspěšnosti soutěží

Obrázek 1: Absolutní a relativní úspěšnost v soutěžích GAČR

Podle úrovně úspěšnosti v různých disciplínách (Obrázek 1) je patrné, že agentura dbá, aby její portfolio bylo oborově vyrovnané. V obou hlavních soutěžích je napříč oborovými komisemi míra úspěšnosti srovnatelná. Ve Standardní soutěži činí rozmezí úspěšnosti zanedbatelných 1,2 procentního bodu, v Juniorské je o něco výraznější a pohybuje se od 26 % v technických vědách po 34 % ve vědách o neživé přírodě. Pro vědní politiku může být zajímavé ptát se, zda oborová seskupení, podle kterých GAČR operuje, odpovídají reálnému rozložení sil či potřeb v české vědě a výzkumu. Pro individuální žadatele je ale zase dobré vědět, že u žádné komise nebudou a priori znevýhodněni. Pro vědce v postdoktorské fázi kariéry navíc není bez zajímavosti, že úspěšnost je v Juniorské soutěži zpravidla vyšší než ve Standardní, i když udělované dotace na grant mohou za Standardní soutěží zůstávat pozadu v průměru i o 2 mil. Kč.

Obrázek 2: Rozdělení dotací a průměrná dotace podle oborových komisí v soutěžích o Standardní a Juniorské projekty

Více o oborových odlišnostech bychom se možná dozvěděli z distribuce úspěšných žádostí na úrovni hodnotících panelů, které mají vyšší oborovou granularitu než oborové komise, ale data v tomto rozlišení GAČR pro Czexpats neuvolnila. Že je oborová perspektiva v grantových soutěžích důležitá, lze aspoň v náznaku vypozorovat z dat o počtech udělených grantů a o oborově příslušných částkách. Zde se projevuje především rozdíl mezi vědami společenskými a humanitními (SSH) a ostatními disciplínami. Zatímco badatelé v SSH podávají zdaleka nejvíc žádostí (celkem 587 ve standardní souteži, druhé v pořadí jsou vědy o neživé přírodě s 369 přihláškami, Obrázek 2), jejich oborová komise rozdělila pro rok 2020 nejmenší absolutní částku a průměrná dotace na grant (3,73 mil. Kč) je v SSH téměř dvaapůlkrát nižší než u grantů v nejštědřejších komisi lékařských a biologických věd (9,08 mil. Kč).

Z oborové perspektivy stojí za zmínku také nulová úspěšnost společenskovědních projektů v kategorii Mezinárodních projektů. Co do počtu přihlášek (232) představují Mezinárodní projekty třetí největší soutěž GAČR, ale s průměrnými 9 % podpořených žádostí je to soutěž nejnáročnější. V této soutěži se navíc úspěšnost mezi komisemi liší velmi výrazně a sahá od již zmiňované nuly až po úspěšnost 24,5 % v lékařských a biologických vědách. I v soutěži EXPRO bývají projekty vyhodnocovány oborovými panely, ale výsledky jsou vyhlašovány za celou soutěž a na základě poskytnutých dat tak nelze oborové hledisko hodnotit.

Ideální název grantu

Analýza textu není tolik exaktní jako tvrdá data o udělených dotacích a úspěšnostech přihlášek. Na rozdíl od nich však rozbor slov vyskytujících se v projektových žádostech nabízí neotřelý úhel pohledu na grantové soutěže a poskytuje více prostoru pro interpretaci. Bohužel, textová data v sadě od GAČR neobsahují abstrakty neúspěšných žádostí. Zde jsme proto za obě hlavní soutěže GAČR porovnali na základní tvar převedené termíny z názvů přihlášek a klíčových slov.

Obrázek 3: Relativní výskyt 100 nejčastějších slov v záhlaví návrhů projektů podle výsledku žádosti

Frekvenční jazyková analýza ukázala 100 nejčastěji se vyskytujících slov v grantových žádostech, která jsou navíc porovnána podle svých relativních četností v podpořených a zamítnutých projektech (Obrázek 3). Podle očekávání ta vskutku nejčastější slova leží kolem diagonály a nepřináleží preferenčně do žádné z obou skupin přihlášek. Tvar grafu však naznačuje, že čím více se slovník specializuje a frekvence slov se odpovídajícím způsobem snižuje, tím více se u jednotlivých slov projevuje relativní příklon k jedné či druhé skupině projektů. Na základě těchto výsledků lze s nezbytnou mírou nadsázky odvodit tato dvě doporučení pro budoucí žadatele: Chcete-li uspět, napište si žádost na téma “Nová role evoluce v chemické charakterizaci a regulaci proteinů”; naopak, pokud byste raději chtěli jen zlomyslně přidělávat zbytečnou práci hodnotitelům, vhodným názvem projektu by mohl být “Vliv zdrojů politické aktivity na chování sociálních vrstev”.

Díky textovým údajům můžeme zachytit také sémantické vazby mezi jednotlivými návrhy projektů (Obrázek 4). V tomto případě uvažujeme o návrzích projektů v podobě sítě, v níž každý návrh představuje uzel (vrchol) síťového grafu a každé slovo, které sdílí s aspoň jedním dalším návrhem, zakládá vazbu (hranu) mezi návrhy. Počet hran dopadajících na konkrétní uzel lze vyjádřit jako tzv. stupeň uzlu, tedy jako míru centrality, která zachycuje sílu propojení konkrétního návrhu s ostatními. Projekt obsahující v názvu či klíčových slovech termíny, které se často vyskytují i v jiných návrzích, bude uzlem s vysokým stupněm.

Obrázek 4: Síť přihlášek na základě sdílených slov podle oborů a výsledků žádosti

Nejdříve jsme vytvořili síť ze všech projektů ve Standardní a Juniorské soutěži a spočítali hrany na základě názvů a klíčových slov. Výsledná síť všech návrhů projektů je protkána statisíci vazeb, k její vizualizaci jsme tedy použili specializovaný nástroj Gephi. Velikost uzlů vypovídá o jejich stupňové centralitě. Barvu uzlů v případě Obrázku 4 vlevo odpovídá oborové komisi, do níž byl návrh podán, ve druhém případě barva označuje schválené a zamítnuté návrhy projektů. Obraz oborových skupin ukazuje, že přestože síť návrhů projektů není jako celek s výjimkou společenských a humanitních věd výrazně modularizovaná, sdílená slova celkem zdařile rekonstruují oborové rozlišení projektů. Pouze mezi technickými vědami a vědami o neživé přírodě, zdá se, dochází k výraznějším sémantickým překryvům.

Druhá varianta vizualizace v Obrázku 4 vpravo ukazuje, jak jsou v síti rozloženy schválené a zamítnuté žádosti. Úspěšné přihlášky se nekoncentrují ani na okrajích sítě (což by napovídalo preferenci projektů s ojedinělou terminologií), ani nevytvářejí žádné výrazné shluky sémanticky spřízněných projektů. Jelikož posláním GAČR je podporovat základní, nikoliv orientovaný výzkum, absence jasných vzorců zde představuje dobrou zprávu, stejně jako skutečnost, že schválen může být i projekt v podobě uzlu s nízkým stupněm a na okraji sítě. Na druhou stranu výsledný obrázek ani nenaznačuje, že by se u GAČR nějak zvlášť dařilo interdisciplinárním projektům. Pokud má síť hluchá místa, kde je úspěšných návrhů méně, je tomu tak právě v oblastech, kde se oborové skupiny navzájem setkávají.

Ani rozbor na úrovni oborových komisí nevykázal žádné výrazné vzory, které by na základě sémantických vazeb vznikaly mezi úspěšnými a neúspěšnými projekty. Pro větší přehlednost zde pracujeme pouze s vazbami mezi klíčovými slovy. Čtenáři se mohou na konkrétní klíčová slova podívat v interaktivních grafech pro humanitní a společenské vědy, vědy o neživé přírodě, technické vědy, zemědělské a biologicko-environmentální vědy a lékařské a biologické vědy.

Velikost uzlů opět vyjadřuje jejich stupňovou centralitu. Pokud by oborové komise výrazně upřednostňovaly vybraná témata, vazby by se kumulovaly zvlášť mezi podpořenými a zamítnutými žádostmi. Ve skutečnosti však probíhají celým prostorem. Pouze u některých oborových komisí je při bližším pohledu patrné, že některé vrcholy tvořené neúspěšnými žádostmi jsou propojené intenzivněji. Nejzřetelnější je tento jev v humanitních a společenských vědách a v komisi zemědělských a biologicko-environmentálních věd. Na základě explorativních vizualizací však můžeme nanejvýš vyslovit hypotézu, že grantové žádosti nejsou kvůli své tematické orientaci systematicky zvýhodňovány, ale některá témata mohou být v soutěži znevýhodněna. Tento signál je však slabý a není tedy vůbec jisté, zda by obstál jako závěr ve formálním testu této hypotézy.

Vítězové a poražení

Data umožnila analyzovat grantové chování jednotlivých institucí na úrovni fakult vysokých škol a ústavů Akademie věd ČR. Do některé ze soutěží se zapojilo 234 institucí, přičemž v množství podaných návrhů jsou až řádové rozdíly. Nejvíce návrhů – 118 – poslala Přírodovědecká fakulta UK v Praze, naproti tomu 34 institucí poslalo jedinou žádost. Asi dvě třetiny institucí podaly méně než 10 návrhů do všech soutěží.

Tak jako se instituce liší v množství podaných návrhů, liší se i množství schválených projektů respektive v poměru schválených vůči podaným. Za úspěšné lze považovat instituce, které mají vysoký poměr a/nebo velké množství schválených návrhů. Z dat zároveň plyne, že čím víc projektů instituce podá, tím víc jich bude v průměru schváleno. Spearmanův koeficient rS má pro Standardní projekty a instituce s více než 5 návrhy hodnotu 0,73 (ideální pořadovou korelaci mají data s rS=1).

V dalším textu se budeme zabývat Standardní, Juniorskou a EXPRO soutěží. O Standardní granty žádá zdaleka nejvíce institucí, Juniorské z našeho pohledu reprezentují pokrokovost instituce a příslib budoucnosti české vědy a EXPRO granty spojuje kvalitní a drahá věda. Lead Agency granty si dovolíme vynechat, neboť každá instituce získala buď jeden, nebo žádný grant. Mezinárodní projekty se dají shrnout do sdělení, že se 4 schválenými projekty v nich pomyslně zvítězil pražský Matfyz, tři instituce získaly po dvou grantech a 11 institucí jediný.

Obrázek 5: Instituce ve Standardní soutěži

Obrázek 5 znázorňuje množství přijatých a zamítnutých návrhů na Standardní granty pro ústavy AV ČR (vlevo) a pro instituce mimo AV ČR (vpravo) seřazené podle celkového počtu návrhů a s uvedenou procentuální úspěšností návrhů. Pro přehlednost jsou instituce mimo AV ČR zobrazeny pouze pokud podaly alespoň 7 návrhů.

Nejvíce návrhů na Standardní projekt ze všech institucí bylo schváleno Přírodovědecké fakultě UK v Praze (21). Ta ale zároveň podala nejvíce žádostí a úspěšností 26 % byla slabě nad průměrem 24 %. Matematicko-fyzikální fakulta UK v Praze se umístila na pomyslné druhé příčce s 19 schválenými granty při úspěšnosti 31 %. Mezi ústavy AV ČR dominovalo Biologické centrum v Českých Budějovicích s 18 Standardními granty a nadprůměrnou úspěšností 36 %. Ústav organické chemie a biochemie, veřejně známý díky antivirotikům Antonína Holého, získal 12 grantů z 29 (úspěšnost 41 %). Pomineme-li instituce s méně než 10 podanými žádostmi, mírou úspěšnosti 44 % dominovala, pro nás překvapivě, Fakulta stavební ČVUT (12 schválených grantů).

Obrázek 6: Instituce v Juniorské soutěži

Obrázek 6 znázorňuje množství přijatých a zamítnutých návrhů v Juniorské soutěži pro ústavy AV ČR (vlevo) a pro instituce mimo AV ČR (vpravo) seřazené podle celkového počtu návrhů a s uvedenou procentuální úspěšností. Pro přehlednost jsou instituce mimo AV ČR zobrazeny pouze pokud podaly alespoň 2 návrhy. Se 7 získanými granty zvítězilo Biologické centrum AV ČR v Českých Budějovicích a pražský Matfyz. Čtyři instituce získaly po 5 grantech. Nad průměrnou úspěšnost 30 % v Juniorské soutěži výrazně vyčnívají Přírodovědecká fakulta Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích (4 granty, úspěšnost 67 %), Fyzikální ústav (5 grantů, úspěšnost 50 %) nebo Přírodovědecká fakulta MU (5 grantů, úspěšnost 45 %). Stojí za zmínku, že Juniorské granty mířily ve velké většině na přírodovědně a technicky zaměřené instituce. Žádná sociálně a humanitně zaměřená instituce nezískala více jak dva.

Obrázek 7: Instituce v soutěži EXPRO

Kategorie pětiletých grantů EXPRO je na Obrázku 7, vlevo pro ústavy AV ČR a vpravo pro instituce mimo AV ČR, z nichž jsou pro přehlednost zobrazené pouze ty, které podaly dvě a více žádostí. Nejvíce grantů – tři – získala Matematicko-fyzikální fakulta UK v Praze. Další 4 instituce získaly granty dva, přičemž instituce AV ČR a mimo ni si rozdělily shodně po 11 grantech.

Obrázek 8: Instituce s nulovou úspěšností

Na opačném konci úspěšnosti se umístily instituce shrnuté na Obrázku 8. Ten zobrazuje ty instituce (společně AV ČR i mimo ni), které nezískaly ani jeden grant, seřazené podle počtu návrhů. Celkem 95 institucím byly všechny jejich návrhy zamítnuty. Z toho 21 institucí podalo víc než 5 návrhů.

Ve Standardních grantech si Černého Petra vytáhla Fakulta strojní ČVUT v Praze, u které ani jeden ze 17 návrhů nebyl schválen. Napadá nás několik důvodů, např. procesních nebo formálních, které by 0% úspěšnost při vysokém množství návrhů dokázaly vysvětlit. Nedostatečnou kvalitu návrhů ovšem nelze vyloučit. Kontaktovali jsme fakultní Oddělení pro vědu a výzkum, ale jejich vyjádření se nám získat nepodařilo. V Juniorských grantech se nedařilo Agronomické fakultě Mendelovy univerzity v Brně, která podala 7 žádostí, a v EXPRO grantech pak Středoevropskému technologickému institutu VUT s 10 žádostmi.

Dle našeho názoru z grafů a dat krystalizují instituce, které jsou, alespoň z hlediska schopnosti získávat granty GAČR, úspěšné. Dokonce bychom se neostýchali tuto úspěšnost zobecnit a např. Matematicko-fyzikální fakultu UK, Biologické centrum AV ČR nebo Fyzikální ústav AV ČR, které uspěly napříč grantovými soutěžemi, považovat v českém prostředí za prokazatelně špičkové výzkumné instituce. Nutno zmínit, že Biologickému centru se mimořádně daří navzdory tomu, že nemůže využívat výhody, kterých se dostává institucím v Praze a Brně, např. v podobě sousedství velkých univerzit či dopravní dostupnosti.

Obrázek 9: Filozofické fakulty univerzit

Obrázek 10: Přírodovědecké fakulty univerzit

Z profesní zvědavosti jsme se podrobněji také podívali na přírodovědecké (PřF) a filozofické fakulty (FF), které jsou součástí mnoha českých univerzit. Výsledky jsou shrnuté na Obrázcích 9 a 10 pro každou soutěž zvlášť, seřazené podle počtu podaných návrhů a s uvedenou procentuální úspěšností. Mezi filozofickými fakultami se nejvíce dařilo FF MU, která ve Standardní soutěží získala nejvíc grantů a nadprůměrnou úspěšností 39 % se zařadila těsně za Filosofický ústav AV ČR – nejúspěšnější instituci společenskovědních disciplín (Obrázek 5). Juniorských a EXPRO grantů bylo filozofickým fakultám uděleno příliš málo na to, abychom výsledky mohli komentovat.

Přírodovědecké fakulty se co do počtu žádostí rozdělily na ty velké (UK, MU, UP a JU) a malé (Ostrava, UJEP a Hradec Králové). Obecně se jim dařilo. Mezi velkými univerzitami byly v úspěšnosti značně nad průměrem PřF MU a JU v Českých Budějovicích. Hodnoty úspěšnosti u malých univerzit jsou zatíženy malým počtem žádostí. Znatelně pod průměrnou úspěšností 24 % se ve Standardních grantech umístila přírodověda v Olomouci s 19 % úspěšností. PřF v Olomouci se letos nedařilo ani v Juniorské soutěži, kde získala jediný grant, což odpovídá úspěšnosti 17 %. Ostatní přírodovědecké fakulty měly vyšší než průměrnou úspěšnost 30 %, nejvyšší pak PřF JU s 67 %.

Shrnutí a výhled

Představili jsme základní statistické informace o projektech GAČR s počátkem řešení v lednu 2020, které jsme zjistili z dat získaných na žádost Czexpats in Science. Dle našeho názoru by GAČR měla data a podrobné statistiky zveřejňovat z vlastní iniciativy, ať už pro zvýšení své transparentnosti a důvěryhodnosti, nebo aby napomohla vnitřní reflexi českých vědeckých institucí. GAČR by se mohla inspirovat (nebo přímo spolupracovat) s portálem STARFOS Technologické agentury ČR, která nabízí o svých grantových soutěžích podobné informace, které prezentujeme v této analýze. Za jednoznačně pozitivní posun ve výročních zprávách GAČR považujeme např. zahrnutí aspoň základních statistik o rozdělení žadatelů podle genderu a oborů. V naší analýze jsme genderovou perspektivu nemohli zohlednit, neboť potřebné údaje o žadatelích nebyly v poskytnutých datech k dispozici.

Bylo by zajímavé, a pro některé naše závěry možná i vhodné, analyzovat data za delší časový úsek a tím odpovědět např. na otázku, zda-li je pražský Matfyz úspěšný dlouhodobě. Meziroční výkyvy úspěšnosti mohou být významné zvlášť u institucí s malým množstvím návrhů. Srovnání by na druhou stranu bylo komplikované podmínkami jednotlivých soutěží, které se mění z roku na rok a např. u Juniorských grantů mohou mít velký vliv na průběh soutěže. Podobná analýza však přesahuje naše stávající možnosti.

Dalšími rozměry, kterými je náš současný pohled limitován, jsou velikosti jednotlivých institucí reprezentované počtem akademických pracovníků, studentů, případně rozpočtem. Nelze tedy říci, jaká je motivace uchazečů o granty žádat (mají malý rozpočet a mnoho zaměstnanců?). Některé závěry by bylo také vhodné normalizovat vůči velikosti instituce. Podává Přírodovědecká fakulta UK nejvíce grantů, protože má oproti ostatním institucím proporčně nejvíce zaměstnanců? Nevíme. Obecně bychom ale za nejúspěšnější instituci považovali tu, která má nejvyšší poměr přijetí vůči počtu zaměstnanců.

Při optimálním nastavení hodnoticích procesů by grantové soutěže měly vědě prospívat výběrem nejlepších kandidátů a témat k mimořádné podpoře. Kevin Gross a Carl T. Bergstrom však ve svém loňském článku “Contest models highlight inherent inefficiencies of scientific funding competitions” postulují existenci kritického bodu, po jehož překonání začínají grantové soutěže vědě spíše škodit. Reálná pozice tohoto bodu se odvíjí od průměrné úspěšnosti v grantových soutěžích, která má historicky sestupný trend. Pokud úspěšnost klesne pod určitou hladinu, čas a práce investované do přípravy grantové žádosti se sice stále vyplatí vítězům soutěže, ale věda jako celek začíná strádat, neboť malá množina podpořených badatelů již nedokáže vykompenzovat množství úsilí, které do přípravy často i vysoce kvalitních projektů vložili neúspěšní žadatelé. Naše analýza např. poukazuje na vysoké množství institucí s úspěšností 0 %. Pokud GAČR udrží nebo zvýší ve svých hlavních soutěžích aktuální míry úspěšnosti, může české vědě prospívat. Jestliže se však potvrdí trend, v němž některé obory mají v Mezinárodních projektech GAČR úspěšnost hluboko pod 10 %, pak lze pochybovat o tom, zda je existence takového schématu pro rozvoj těchto oborů prospěšná. Grossův a Bergstromův argument také tvoří rub současné snahy GAČR o rozvíjení programů EXPRO a STAR, jejichž parametry sice vycházejí vstříc reálným potřebám vědců pro rozvíjení excelentních týmů (především pětiletá doba řešení), avšak děje se tak na úkor průměrné úspěšnosti žádostí, která v EXPRO aktuálně klesá pod 20 %. Pokud toto dilema nerozetne navýšení rozpočtu GAČR, mohlo by hrozit, že dobře míněné snahy o vylepšování českých grantových schémat se minou účinkem.

Autoři: Michal H. Kolář, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze a Czexpats in Science

Radim Hladík, Filosofický ústav AV ČR a Česká asociace pro digitální humanitní vědy (CzADH)

Zdroj: Czexpats in Science

RNDr. Michal H. Kolář, Ph.D.

Michal (*1985) vystudoval chemii a molekulové modelování na Přírodovědecké fakultě UK a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR. Za podpory Nadace Alexandera von Humboldta působil ve Výzkumném centru Jülich v Německu, odkud se přesunul do Ústavu Maxe Plancka pro biofyzikální chemii v Göttingenu. Od roku 2018 je odborným asistentem na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze, kde mj. v rámci Juniorského projektu GAČR z loňského roku studuje detaily syntézu proteinů na ribozomech.

PhDr. Radim Hladík, Ph.D.

Radim (*1980) vystudoval sociologii na Fakultě sociálních věd UK. Od roku 2008 působí na Filosofickém ústavu AV ČR v Kabinetu pro studium vědy, techniky a společnosti. Během doktorského studia absolvoval jako nositel Fulbrightova stipendia roční pobyt na Columbia University v USA, v letech 2017-2019 realizoval s podporou Japan Society for the Promotion of Science postdoktorskou stáž na National Institute of Informatics v Japonsku. V Juniorské soutěži GAČR 2020 uspěl s projektem “Funded and Unfunded Research in the Czech Republic”. V České asociaci pro digitální humanitní vědy se zasazuje o využívání digitálních a kvantitativních metod v sociálních a humanitních vědách.

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Kdo si hraje nezlobí

Novinky: Fyzikální ústav - Čt, 03/05/2020 - 16:37

Jedním z předpokladů spokojenosti na pracovišti je možnost skloubení kariéry a rodinného života. Nelehký úkol na jehož řešení se jako zaměstnavatel úspěšně podílí Fyzikální ústav. Nedávno zprovozněné návštěvní místnosti s vybavením pro děti kouzlí úsměv na tváři rodičů i jejich potomků. První vlaštovkou bylo vytvoření oddychového koutku ve střešovickém komplexu. Pro děti do sedmi let vznikl ze zasedací místnosti herní prostor a rodičům slouží dvě pracovní místa.

„Dětská místnost je ideální kombinací kanceláře a dětského koutku. Dcera se sama v novém prostředí zabaví a já můžu nerušeně na počítači zpracovávat data a výsledky experimentů, na což bych se doma v režimu home office nedokázal soustředit,“ popisuje přednosti Martin Müller.

Nový prostor na Cukrovarnické si chválí také Filip Dominec: „Dětská místnost nám dělá radost každý týden. Mně umožňuje skloubit odpolední péči o dítě s prací na notebooku a k diskusím s kolegy na pracovišti. A naše dvouletá dcera se tam vždy těší, nejen na neohrané hračky, ale i na ostatní děti.”

Pozitivní ohlasy budí také upravený prostor v Ládví pro čtyři děti a jejich doprovod, kterému jsou k dispozici dvě pracovní místa. „Na Fyzikálním ústavu vznikl kouzelný a současně velmi útulný prostor, kde je možné pobýt se svým dítětem,“ raduje se Martina Toufarová. „Je to velká pomoc v situaci, když si potřebujete vzít dítě na chvilku do práce. Odpadá problém shánění krátkodobého hlídání, které je většinou velmi nákladné.“

S využívání nového prostoru pro tři děti a dvě dospělé osoby v prostorách břežanského centra Eli-Beamlines má zkušenosti Jiří Vaculík. Ten oceňuje, že v případě neplánované situace, kdy by bylo nutné zůstat s dítětem doma, může být k dispozici na pracovišti a zároveň poskytnout potřebnou rodičovskou péči. „Dostatek různorodých aktivit v koutku dítě zaujme a zaměstná po dobu, kdy se věnuji práci, případně jednání s kolegy,“ vysvětluje.

Vytvoření zázemí pro děti a jejich pečovatele je jen součástí řady podpůrných opatření, které FZU nabízí. „Zaměstnanci mohou využívat například flexibilní pracovní dobu, zkrácené úvazky, nebo práci z domova,“ upřesňuje Lucie Beránková za HR FZU.

Autor: Petra Köppl Foto: Archiv Martina Toufarová a Jiří Vaculík Datum: 5. 3. 2020
Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Omezení provozu budovy AV ČR

Novinky: Fyzikální ústav - St, 03/04/2020 - 09:28

Vzhledem k aktuální hygienicko-epidemiologické situaci související s výskytem nového typu koronaviru a z důvodu aktivní zdravotní prevence je po projednání s vedením AV ČR uzavřena budova AV ČR na Národní 1009/3 pro odbornou i laickou veřejnost včetně prostor studovny Knihovny AV ČR, Galerie Věda a umění a Gastronomických služeb Národní, a to s účinností od 4. března 2020 do odvolání.

Současně je zrušeno konání popularizačních akcí, přednášek a konferencí.

Účastníci pracovních jednání a pracovních školení se ohlásí v recepci, kde budou informováni o pravidlech vstupu do budovy.

JUDr. Jiří Malý, zástupce ředitele SSČ AV ČR, v. v. i.

03. 03. 2020

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ

Zemřel Stanislav Šafrata, otec české fyziky nízkých teplot

Novinky: Fyzikální ústav - Pá, 02/21/2020 - 06:24

Stanislava Šafratu lze bez nadsázky považovat za otce kryogeniky a fyziky nízkých teplot v bývalém Českoskovensku. Narodil se 9. 9. 1925 v Oskurni, navštěvoval Reálné gymnázium v Bratislavě a Vyšší průmyslovou školu v Praze. V roce 1949 absolvoval Přirodovědeckou fakultu UK v Praze, kde o tři roky později ukončil vědeckou aspiranturu z fyziky. Jeho vědecký rozhled a aktivity měly vždy velmi široký záběr, o čemž svědčí i monografie V. Petržílka, S. Šafrata: Elektřina a magnetismus, vydaná v roce 1953.

Šafrata byl zakladatelem a dlouholetým vedoucím Oddělení nízkých teplot (ONT), prvního nízkoteplotního pracoviště v tehdejším Československu. Hlavním úkolem ONT, založeném v roce 1955 jako součást Ústavu jaderného výzkumu v Řeži, byla příprava polarizovaných jaderných terčíků pro tehdy perspektivní směr studia jaderných reakcí, ale probíhaly zde i experimenty s orientovanými jádry a studium supravodivých materiálů.

Široký ohlas mají zejména práce o rozptylu elektronů na orientovaných jádrech holmia, studium magnetických vlastností dusičnanu cerito-hořečnatého, kdy byla část magnetických atomů ceru nahrazena nemagnetickým lanthanem a adiabatickou demagnetizací této látky byla získána tehdy rekordně nízká teplota 0,67 mK (tyto studie byly základem pro vytvoření světově uznávané teplotní stupnice do 2 mK) či detekce „zakázaných“ přechodů jaderné magnetické rezonance s využitím vysoce citlivé squidové metodiky.

K realizaci takových experimentů bylo zapotřebí vyvinout potřebnou kryogenní techniku a postupy, které se neobejdou bez kapalného helia. Ve spolupráci s akademikem P. L. Kapicou a státním podnikem Ferox Děčín byl vyvinut heliový zkapalňovač, který byl v ONT instalován a spuštěn 13. dubna 1960. Na spolupráci s ONT profitovala firma Ferox v Děčíně, v jejímž výrobním sortimentu byly heliové zkapalňovače, Dewarovy nádoby a kryostaty. Byla vyvinuta mnohovrstvá superizolace a v praxi použita při výrobě nádob na kapalný dusík a helium, spolupracovalo se i při vývoji kryokauteru používaném ve zdravotnictví pro odstraňování některých typů nádorů.

Z pozice vedoucího ONT Stanislav Šafrata inicializoval založení dalších nízkoteplotních pracovišť, zejména v Brně a v Košicích. Organizoval Letní školy fyziky nízkých teplot jako způsob vzdělávání v oboru. V roce 1977 pak ONT přešlo v rámci reorganizace pod Fyzikální ústav (FZU) AVČR. S. Šafrata se významnou měrou zasloužil o založení katedry fyziky nízkých teplot (KFNT) na MFF UK (KFNT oficiálně zahájila činnost k 1. 9. 1981 jako společné pracoviště MFF UK a FZU) a následně byl celou dekádu jejím vedoucím.

Stanislav Šafrata byl mezinárodně uznávaným odborníkem a reprezentoval naší vědu a techniku v řadě mezinárodních organizací. Od mládí absolvoval řadu zahraničních pobytů, např. na Standford University (J. Whitley, W.A. Little), v Ústavu Fyzikálních Problémů v Moskvě (P.L. Kapica) či Oxford University (N. Kurti) a zkušenosti nabyté na těchto špičkových pracovištích uváděl do každodenní praxe na svém oddělení v Řeži.

Byl zakládajícím členem International Cryogenic Engineering Committee (ICEC) a působil jako předseda komise A1 International Institute of Refrigeration (IIR), kde byl u příležitosti 23. Mezinárodního kongresu chlazení IIR oceněn Medailí za zásluhy - jedním z nejvyšších ocenění této mezivládní organizace, založené v roce 1908 v Paříži, sdružujících 62 států. Byl také jedním ze zakládajících členů organizačního výboru konference Cryogenics, která se s dvouletou periodicitou za 40 let stala významným mezinárodním setkáním pro obor fyziky i techniky nízkých teplot. Aktivně působil jako člen komise nízkých teplot C5 při Mezinárodní unii teoretické a aplikované fyziky (IUPAP). Byl dlouholetým členem redakčních rad časopisů Cryogenic a Journal of Low Temperature Physics (JLTP). Aktivně se účastnil spolupráce se Spojeným Ústavem Jaderného Výzkumu (SUJV) v Dubně, tato práce vedla k významnému ocenění, kdy se společně s kolegy Fingerem a Janoutem stal v roce 1984 laureátem státní ceny. Jako projev mezinárodního uznání jeho osobnosti v oboru lze chápat přidělení celosvětové konference nízkých teplot LT 21 s 1500 účastníky v roce 1996 Praze. S. Šafrata společně s F. Pobellem této konferenci předsedali.

Stanislav Šafrata zemřel ve věku 94 let dne 24. ledna roku 2020.

Autor: prof. RNDr. Ladislav Skrbek, DrSc.

Kategorie: Novinky z AV a FZÚ