CESTA K POVOLANIU: Učarila mi vôňa taviaceho sa cínu, spomína odborník na nanoštruktúry Ján Šoltýs

Vo svojej práci narába s mikroskopom, ktorý využíva atomárne sily. Vyštudoval mikroelektroniku, teraz sa venuje ešte čomusi menšiemu ako “mikro”, a to nanosvetu. Pracuje v Elektrotechnickom ústave SAV. Ján Šoltýs poskytol rozhovor nášmu portálu eductech.sk.

Vedeli ste už ako dieťa, kým sa chcete stať?

Na základnej škole ma bavila matematika, fyzika aj chémia, ale vôbec som nemal jasno, čím by som chcel byť. Už to vyzeralo tak, že pôjdem na gymnázium a neskôr sa uvidí, aká vysoká škola ma zláka. Avšak vďaka kamarátovi z ulice ma začala baviť elektronika. Učarila mi vôňa taviaceho sa cínu, najskôr len spájanie drôtikov a LEDiek, a neskôr všetky tie malé elektronické súčiastky, obvody a plošáky. A tak som šiel namiesto gymnázia na elektrotechnickú priemyslovku. Po jej absolvovaní bolo logické, že som si vybral Fakultu elektrotechnicky a informatiky STU, kde som sa pripravoval na povolanie inžiniera v odbore mikroelektronika.

Vybrali ste si vaše povolanie alebo to bolo opačne – a fyzika si vybrala vás?

Na univerzite som si v rámci diplomovej práce vybral skôr inžiniersky ladenú prácu než vedecky orientovanú. Pracoval som na jednom senzore, konkrétne senzore uhlového natočenia, kde bolo treba vymyslieť princíp snímania, elektroniku a k tomu naprogramovať mikroprocesor. Teda čisto inžinierska téma a nie vedecká. Takže všetko vyzeralo tak, že si po škole budem hľadať miesto inžiniera v nejakej elektrotechnickej firme. Osud to však zariadil inak, a mňa vietor zavial na vedeckú dráhu. Dostala sa ku mne informácia, že na Elektrotechnickom ústave SAV majú vypísanú zaujímavú tému v rámci doktorandského štúdia.

Hľadač skutočnej fyziky

O akú tému išlo?

V tom čase mali na tomto pracovisku čerstvo zakúpený špeciálny mikroskop, tzv. mikroskop atomárnych síl (angl. skratka AFM), jediný svojho druhu na Slovensku. Je to zariadenie umožňujúce nielen merať, ale aj modifikovať povrch materiálov na nanometrovej úrovni. Bolo to na prelome milénia a v tom čase sa slovo nanotechnológia neskloňovalo v médiách tak často ako teraz. Ani počas univerzitného štúdia sme sa nanotechnólogiam a nanomateriálom podrobnejšie nevenovali, viac to bolo “len“ na úrovni mikro. Dnes už máme na Slovensku približne 15 AFM mikroskopov, no vtedy bol tento prístroj pomerne exkluzívny aj pre lepšie laboratóriá v rámci západnej Európy. Takže pracovať s takýmto unikátnym zariadením bola pre mňa lákavá výzva. V rámci dizertačnej práce bolo v prvom kole nutné naučiť sa pracovať s týmto mikroskopom a odladiť technológiu prípravy nanoštruktúr. A to je to čo ma baví, hrať sa s takýmito komplikovanými vecičkami, skúšať čo všetko dokážu, hľadať a posúvať ich limity. Hľadanie tej skutočnej fyziky, skrytej v nanoštruktúrach, ktoré sme sa naučili s týmto prístrojom pripraviť, prišlo až v druhom kole. V tom už mi výrazne pomohol môj školiteľ, RNDr. V. Cambel, DrSc., ktorý toho mal samozrejme viac naštudované. Dnes okrem AFM disponujeme aj inými zariadeniami na prípravu nanoštruktúr. Sme už zohraný tím, experimenty vieme dopredu odsimulovať, aby sme pri dizajnovaní nanoštruktúr a ich následnom meraní netápali systémom pokus-omyl.

Aké signály by mal človek pozorovať, ak si chce dobre zvoliť svoje povolanie? Čo si všímať? Kam sa orientovať?

Toto je v skutku náročné popísať na pár riadkov, keďže správny výber povolania predstavuje jednu z najvýznamnejších vecí v našom živote a do veľkej miery ovplyvňuje našu celkovú životnú spokojnosť. Je jasné, že nie každý sa hodí na každé povolanie. Okrem toho, čo ma baví a v čom mám už určité zručnosti, je dôležité uvedomiť si, aký som osobnostný typ. Nebudem tu rozoberať jednotlivé povolania, na to sú kompetentnejší výchovní poradcovia, ktoré vedia poradiť nerozhodným deviatakom na základe pohovoru, ktorým smerom sa uberať. Môžem sa vyjadriť k tomu, aké otázky by si mal mladý človek zodpovedať pred tým, než si zvolí vedeckú dráhu. Tými otázkami sú: Viem byť vytrvalý? Som trpezlivý? Dokážem pracovať systematicky? Vo vede totiž väčšinou nevyskúmate alebo nevyviniete niečo nové za týždeň či mesiac. Sú to mesiace, častokrát roky systematickej práce, počas ktorej musíte vyriešiť viacero väčších či menších problémov a prehltnúť nejeden neúspešný experiment. A to sa bez trpezlivosti a vytrvalosti zvláda ozaj ťažko. Nejeden doktorand predčasne ukončil svoje štúdium práve pre absenciu týchto vlastností.

Aké otázky by si mal mladý človek zodpovedať pred tým, než si zvolí vedeckú dráhu? Tými otázkami sú: Viem byť vytrvalý? Som trpezlivý? Dokážem pracovať systematicky? Vo vede totiž väčšinou nevyskúmate alebo nevyviniete niečo nové za týždeň či mesiac.

Mala by práca človeka baviť, mal by ju robiť rád? Keď to nejde, keď práca nebaví – čo ďalej? Dá sa s tým niečo robiť?

To by bol samozrejme ideálny stav, keby každý mal svoju prácu rád. Kdesi som čítal, že do práce chodí bez chuti vyše 60% ľudí. Teda nedá sa všeobecne konštatovať, že každé povolanie musí mať človek vyslovene rád, inak bude nešťastný. To by sme tu mali oveľa viac nezamestnaných, keby každý odmietol robiť to, čo ho nebaví (úsmev). Je veľa náročných povolaní, či už fyzicky alebo psychicky, kde si človek na začiatku hovorí, tak toto ja určite nebudem robiť celý život. Nakoniec si však zvykne, berie to tak, že si odkrúti tých osem hodín a tým to hasne. A v konečnom dôsledku mu to časom začne vyhovovať. Najhoršie však je, ak niekto svoju prácu vyslovene nenávidí.

Čo potom?

Potom ani nemá snahu sa zlepšovať a ťažko postúpi na lepšiu pozíciu. Sú však povolania, ktoré by mal človek brať ako svoje poslanie. Mám na mysli učiteľov, sociálnych pracovníkov, zdravotnícke povolania a podobné povolania, kde človek pomáha iným alebo im odovzdáva niečo zo seba. Asi sa zhodneme, že človek si nevyberá učiteľskú dráhu pre peniaze, v prvom rade ho musí práca so žiakmi či študentmi baviť, inak nebude mať snahu odovzdať zo seba maximum a ani si tie deti nezíska na svoju stranu. Myslím, že problém dnešnej doby je, že často ľudia pracujúci vo veľkých firmách alebo inštitúciách nepociťujú dôležitosť svojej práce. Nevidia hmatateľný výsledok, alebo majú pocit, že nevedia ovplyvniť celkový výsledok k lepšiemu z čoho potom vzniká frustrácia.

Čo by ste poradili, ak práca nebaví?

Najjednoduchšie je povedať, však nájdi si iné zamestnanie, ale vieme, že to nie je také jednoduché, hlavne ak máte obmedzené možnosti vo vašom okolí. Niekto si nájde potom radšej seba uplatnenie vo vlastných koníčkoch mimo pracovného času. No ak je pre vás pocit spokojnosti v práci dôležitý, inú radu asi ťažko vymyslieť než skúsiť šťastie v inom zamestnaní. Na to treba nájsť nielen odvahu, ale aj ochotu dovzdelať sa, prípadne zvýšiť svoje pracovné tempo.

Myslím, že problém dnešnej doby je, že často ľudia pracujúci vo veľkých firmách alebo inštitúciách nepociťujú dôležitosť svojej práce. Nevidia hmatateľný výsledok, alebo majú pocit, že nevedia ovplyvniť celkový výsledok k lepšiemu z čoho potom vzniká frustrácia.

Nanosvet: Pokiaľ je ešte morálne akceptovateľný?

Vaším svetom je nanosvet – rádovo 10^-9 metra, teda venujete sa miliardtinám nášho viditeľného sveta. Aký je to svet? Ako sa v ňom nestratiť?

Keď hovoríme o nanosvete, máme na mysli štruktúry a objekty menšie než 100 nm. Pre väčšinu ľudí sa to ťažko predstavuje, keďže objekty v nanometrovej škále nevidíme ani drahým optickým mikroskopom. Keď mám nejakú popularizačnú prednášku pre mládež, tak im zvyknem v úvode pre lepšiu predstavu ukázať nejaké zaujímavé snímky z elektrónového mikroskopu alebo z AFM mikroskopu. Ukážem najskôr nejaký známy objekt s milimetrovými rozmermi, napríklad časť ľudského vlasu a potom postupne zväčšujeme daný objekt stokrát, tisíckrát atď., až sa dostaneme k miliónovému zväčšeniu, kde už vidieť detaily menšie než 100 nm. Potom spravím porovnanie tohto zväčšeného vlasu s nejakými nanoštruktúrami, ktoré vieme v našom labáku pripraviť, aby mali predstavu, aké sú to malé vecičky. Napríklad som pomocou nanotechnólogie napísal na vzorku nápis “NANOSVET“, pričom veľkosť tohto textu je tak malá, že by sme toto slovo mohli napísať na prierez ľudského vlasu približne tisíckrát. Šírka čiary, ktorým je tento text napísaný, je približne 100 nm a výška menej než 10 nm. Takéto tenké čiary vieme vytvoriť pomocou AFM mikroskopu, ktorý v tomto prípade využívame ako akési “nanopero“. Vieme ním kresliť na kovový alebo polovodičový povrch vzorky. Keď nakreslím takýmto perom čiaru do tenkej kovovej vrstvy, napríklad do titánovej, v mieste kreslenia zmením titán na oxid titánu. Takže tým vlastne lokálne zmením vodivý titán na nevodivý oxid. Podobne sa to dá aplikovať aj na polovodičové materiály. No a pomocou takýchto nevodivých oxidovaných čiar môžeme vytvárať rôzne elektronické prvky veľmi malých rozmerov. V takýchto malých súčiastkach sa prechod elektrického prúdu riadi inými pravidlami než sme zvyknutý pri mikroelektronike (prejavujú sa tu kvantovo mechanické javy). Takže AFM mikroskop je jedným so zariadení, ktoré využívame na prípravu prototypov rôznych elektronických, magnetických alebo fotonických nanoštruktúr, ktorých vlastnosti potom ďalej študujeme a hľadáme ich možné aplikačné využitie v elektronike.

Čo viac ovplyvňuje človeka – makroskopický, alebo skôr ten mikroskopický svet? Kedy môžeme na sebe badať, že na nás vplývajú nanočastice?  

Na túto otázku sa asi nedá jednoznačne odpovedať, keďže oba svety sa prelínajú. Zoberme sa taký jednoduchý príklad, keď pred nami na ulici vodič silnejšie dupne na plyn, okamžite vidíme a cítime kúdoly dymu. To, čo vidíme, sú skôr tie väčšie častice. A hoci tú máme automobily už vyše sto rokov, len pomerne nedávno sa zistilo, že výfukové plyny obsahujú aj rôzne typy nanočastíc, ktoré sa koncentrujú v blízkosti ciest. Cigaretový dym taktiež obsahuje uhlíkové nanočastice. Keď chytíme nejaký medený alebo strieborný predmet (príbor, šperky, atď.), na našich rukách sa z neho zachytia nanočastice. Dokonca nanočastice by sme našli aj vo výparoch pri varení doma v kuchyni. To som spomenul príklady nanočastíc, ktoré vznikajú ako vedľajší produkt nejakej ľudskej činnosti.

Sú aj iné nanočastice?

Ďalšou kategóriou sú cielene vyrábané, resp. syntetizované nanočastice, ktoré sa dnes už bežne využívajú v potravinárskom, farmaceutickom, či kozmetickom priemysle. No a samozrejme všade okolo nás sú aj nanočastice prirodzene vytvorené prírodnými procesmi (vulkanickou erupciou, chemickým rozkladom organických materiálov a pod.). Chcem tým teda povedať toľko, že človek je v kontakte s nanočasticami od nepamäti, takže netreba ich brať ako nejakého strašiaka, ktorý nám len ohrozuje zdravie. Využitie nanočastíc, nanomateriálov a nanotechnológií nám ponúka doposiaľ ešte ani netušené možnosti technologických inovácií. Teraz nehovorím len o nových technológiách v elektronickom priemysle (kvantové počítače, ohybné tenké displeje, výkonné batérie), ale aj o celkovom zvýšení kvality života v mnohých odvetviach. Hovorím napríklad o ultraľahkých a pevných materiáloch, čo prinesie revolúciu nielen v doprave, ďalej o syntetizovaní nových molekúl, čo umožní vývoj nových liečiv, o samočistiacich materiáloch využiteľných v odevnom aj stavebnom priemysle, o vývoji nových medicínskych nástrojov, čo prinesie nové metódy neinvazívnej diagnostiky a chirurgie, o využití v envirorezorte pri čistení vody a ovzdušia. A takto by som mohol pokračovať aj v mnohých ďalších odvetviach. No okrem benefitov, ktoré nám toto odvetvie ponúka, treba samozrejme skúmať aj možné zdravotné riziká súvisiace s nanočasticami.

To sú aké?

Kvôli svojim malým rozmerom sú schopné prenikať cez bunkové steny do vnútra buniek, takže je nevyhnutné, aby sme skúmali aj tieto účinky. Tieto možné riziká sa študujú v rámci vedného odboru nanotoxikológia, v ktorom sa za poslednú dekádu realizovalo a publikovalo už mnoho štúdií. Okrem toho je nutné včas začať aj všeobecnú diskusiu o etických problémoch, keďže nanoveda ovplyvní aj také oblasti ako génová technológia či biomedicína. Asi väčšina z nás by nemala problém si nechať implantovať do tela biočip, ktorý nám napríklad obnoví stratené nervové spojenie po nejakom úraze alebo chorobe. Naproti tomu implantácia čipu do mozgu, ktorý nám má napríklad liečiť depresiu alebo zlepšiť pamäťové schopnosti, tak to už nastoľuje vážnejšie etické aj právne otázky. Je to síce trochu vzdialenejšia budúcnosť, ale diskusiu o týchto otázkach by sa mala začať viesť už teraz, aby boli jasné určité hranice, čo je ešte morálne akceptovateľné a čo už nie.

Nie som vedcom kvôli platu

Čo máte rád na vašej práci? Čo vás motivuje venovať sa jej deň čo deň?

Povolanie vedca si nevyberáme na základe vysokého platu. Teda aspoň nie v našich končinách a obzvlášť, ak ide o základný výskum. Výhoda tohto povolania v porovnaní s inými je, že nám menej hrozí skĺznutie do stereotypu. Keďže veda dnes napreduje rýchlo, a my chceme držať krok s ostatnými, musíme sa snažiť nájsť si miestečko v nejakej téme, ktorá je aktuálne „in“ vo svetovej vede. Teda nájsť si v aktuálnej problematike nejakú oblasť výskumu, ktorú iný nerobia, resp. prísť s niečím odlišným, novým. Inak by sme nemohli publikovať v karentovaných časopisoch ani nemali čo prezentovať na konferenciách. Veľkou výhodou je tiež, že máme vo svojej práci pomerne veľkú mieru slobody. Mám na mysli, že si môžem sám vybrať oblasť môjho výskumu. Respektíve aj keď niekedy ten výber témy nie je na mne, sám si zvolím postup a metódu na splnenie danej úlohy. Väčšinou máme rozbehnutých viacero projektov súčasne, takže experimenty nie sú jednotvárne a človek sa proste nenudí.

Nedá mi však nespomenúť, že v poslednom období naši najvyšší vládni predstavitelia značne znižujú celkovú motiváciu vedeckej obce svojimi absurdnými rozhodnutiami. Mám na mysli nielen aktuálnu aféru s prerozdelovaním eurofondov na vedu a výskum, ale aj pozastavenie platieb na nové projekty získané v rámci štátnej agentúry APVV. Tieto udalosti nielenže ohrozujú pozastavenie našich výskumov, ale vážne ohrozujú motiváciu mladých vedcov robiť vedu v tejto krajine. A to je hazard, ktorý si táto krajina nemôže dovoliť, ak nechce ostať len dočasnou výrobnou dielňou veľkých spoločností.

foto: archív J. Šoltýsa