Také letos na předávání cen Neuron zazněla jména, která reprezentují výzkum na MFF UK. Jako první z celkem tří oceněných, kteří převzali cenu Neuron Impuls, představujeme Mgr. Annu Fučíkovou, Ph.D., která se na katedře chemické fyziky a optiky MFF UK věnuje výzkumu polovodičových nanočástic.
Konkrétně se dr. Anna Fučíková zaměřuje na křemíkové nanokrystaly s úzkou emisní čarou a dobrou účinností luminiscence, které překonávají dosud známé nanomateriály. Za svého pobytu ve Švédsku vyvinula novou technologii syntézy těchto nanokrystalů. Nadále se, i díky prostředkům získaným v rámci udělení ceny Neuron Impuls, zaměří na výzkum fyzikálních vlastností polovodičových nanomateriálů na úrovni jednotlivých nanokrystalů, který se provádí zejména pomocí unikátní kombinace optické mikro-spektroskopie a mikroskopie atomárních sil. „Grant nám umožní vytvořit zázemí pro to, abychom byli schopni produkovat vlastní křemíkové nanokrystaly i zde v Česku,“ popisuje dr. Fučíková další práci. Výsledky jejího bádání a rozvoje používané technologie by měly nalézt uplatnění jako luminofory pro LED a solární články nebo například jako fluorescenční značky v biologii.
Na MFF UK jste vystudovala obor biofyzika a chemická fyzika. Biologie, chemie i fyziky se ve své práci každodenně dotýkáte, který z těchto oborů je Vám nejbližší? Dá se to vůbec rozlišit?
Líbí se mi práce na rozhraní těchto věd. A ještě bych přidala optiku, protože ta je mi také blízká. Všechny tyto vědní obory se dají propojit, a je to právě na jejich rozhraní, kde mohou vznikat nové výsledky a nové zajímavé studie.
V čem je nová technologie syntézy křemíkových nanokrystalů, kterou jste vyvinula, unikátní?
Většinou se syntetizuje jádro nanočástice zvlášť a pak, po několika krocích, se teprve syntetizuje jeho obal. V našem případě se syntetizuje jádro a na jeho povrchu se ihned vytváří ochranná vrstva. Díky tomu je na povrchu našich nanokrystalů méně defektů a oproti ostatním křemíkovým nanokrystalům mají také tendenci být kulově symetričtější.
Proč je tato symetričnost prospěšná?
Zatím to nemáme potvrzené, ale je to jeden z mých předpokladů, že díky symetričnosti nanočástice nedochází k různé disipaci (rozptýlení) energie – čímž se liší od nanočástic „bramborového“ tvaru, kdy emisní peak bývá širší. Zároveň má v případě našeho nanokrystalu velký význam i povrchová pasivace, tedy tvorba ochranné vrstvy na povrchu, a je otázkou, zda je to právě symetričnost nebo povrchová pasivace, co hraje hlavní roli ve funkčnosti našich nanokrystalů.
Výsledkem Vaší práce mohou být nanokrystaly, které najdou uplatnění v medicíně jako nosiče léků v lidském těle. Jak dlouhá cesta ještě k tomuto cíli povede?
I kdybychom měli zcela funkční prototyp již dnes, samotné klinické studie nutné k tomu, aby bylo daný nanomateriál možno použít v lidské medicíně, trvají minimálně 8 let. Musí tomu předcházet spousta pre-klinických testů a kdykoli se může stát, že se nanomateriál prokáže jako nevhodný. U křemíkových nanokrystalu je prokázáno, že jsou biodegradabilní, tedy kompletně biologicky rozložitelné, a netoxické v rozumném množství. Avšak i drobná změna ve složení nanokrystalů může vést k dramatické odlišnosti, co se toxicity týče.
Pro jaké další obory má Váš výzkum význam?
Naše nanokrystaly by se daly rovněž použít při výrobě LED, čímž by nahradily luminofory, jež převážně obsahují kovy vzácných zemin a jejichž cena poslední dobou stoupá. Díky tomu, že naše křemíkové nanokrystaly mají úzkou emisní čáru, bychom mohli vytvořit poměrně jasné a přesně spektrálně omezeně svítící LED. Na druhé straně bychom při správném namíchaní různě emitujících nanokrystalů mohli být schopni získat světlo, které by se mnohem více podobalo světlu ze Slunce.
Co je nejbližším milníkem, problémem, jehož rozluštění Vaši práci významně posune dál? Jak dlouho může trvat, než se tak stane?
Nyní jsme dostali grant Neuron, který nám umožní vytvořit zázemí pro to, abychom byli schopni produkovat vlastní křemíkové nanokrystaly i zde v Česku, neboť má sestavená aparatura zůstala ve Švédsku. Doufáme, že budeme schopni vyrábět vlastní nanomaterialy v druhé polovině roku 2016. Zároveň nám grant v dalších letech zaplatí spotřební materiál a umožní studium fyzikálních vlastností nových nanomateriálů.
Co všechno patří mezi spotřební materiál, který při práci využíváte? Jak nákladné je jeho pořízení?
Sem patří například chemikálie, jejichž cena je mnohdy nejen v řádu tisíců, ale dokonce desetitisíců korun. Dále to může byt příslušenství k AFM, kdy hodnota jednoho cantilevru, jehož poškození je neuvěřitelně snadné, začíná na tisíci korun a může snadno stoupat mnohem výš.
Fotografie Vás zachycuje s Vaší pracovní aparaturou. Jak často ji využíváte a co Vám umožňuje zkoumat?
Jedná se o AFM (atomic force microscopy) aparaturu kombinovanou s mikro-luminiscenční spektroskopií. Tato sestava nám umožní současně zkoumat luminiscenci pocházející z jednotlivých zdrojů, například z jednoho nanokrystalu, a zároveň studovat i jeho morfologii – tedy jak je velký, jaký má tvar, zda je propojen s dalšími nanočasticemi a podobně.
Na MFF UK nyní zastáváte pozici odborné asistentky. Jaké povinnosti s sebou tato pozice přináší?
Poměrně dost věcí, mimo jiné je třeba učit 8 hodin týdně, přičemž některé předměty se učí zcela poprvé a vyžadují mnoho hodinové přípravy. Dalším úkolem je starat se o případné studenty pracující na bakalářských a magisterských pracích. A při tomto zápřahu je ještě potřeba pracovat na vědeckých projektech a dělat nové experimenty. Doufám však, že další semestry nebudou tak náročné, protože nové přednášky budou již kompletní.
Dva roky (2012-2014) jste pobývala na stáži na Institute of Technology na univerzitě KTH ve Stockholmu. Souhlasíte s často vyslovovaným názorem, že pro české vědce je zahraniční zkušenost zcela nezbytná?
To závisí hodně na lidech a na oboru, třeba vědci studujícímu vývoj české společnosti v ranném středověku bude pobyt v zahraničí málo užitečný. Co se studentů a vědců na naší fakultě týče, těm mohu pobyt v zahraničí jen doporučit. Je podle mého názoru poměrně jedno, zda pobyt v zahraničí absolvují v rámci doktorského studia nebo po něm, z důvodu posunutí našeho výzkumu vpřed je však nutné nasát nové myšlenky a studovat nové procedury. A na to je nejlepší na rok dva vyjet z České republiky ven.
Mezi Vaše záliby patří fotografování, zbývá Vám na ně a na jiné koníčky čas? Kdy se Vám naposledy podařilo najít si na fotografování čas a co jste na snímky zachytila?
Pravda je taková, že co jsem se vrátila ze Švédska, na focení jsem prakticky neměla čas. Přípravy na výuku, se kterou začínám poprvé, jsou velice časově náročné. Jediné focení, na které jsem si našla čas, byly dvě svatby mých dobrých kamarádů, kteří mě o to požádali. Doufám, že příští rok bude více času a klidu nejen na focení, ale i na vědeckou práci.
Děkuji za rozhovor.
Mohlo by vás zajímat: