Chemik Jan Storch z Ústavu chemických procesů Akademie věd České republiky se zaměřuje na hybridní organicko-anorganické materiály. Jeho výzkum usnadňuje detekci chirálních molekul, které jsou klíčové v mnoha biologických a chemických procesech, kde různé zrcadlové formy mohou mít odlišné vlastnosti a účinky. Výsledky také přispívají k rozvoji pokročilých technologií v optice a elektronice. Jeho výzkum podpořila Grantová agentura České republiky (GA ČR).
Důležitým směrem výzkumu v oblasti chemie a materiálových věd je využití nanostruktur a kovových povrchů, které dokáží vytvářet plazmony. Plazmony si můžeme představit jako vlny na hladině vody, které vznikají, když do ní hodíte kámen. Voda se při tvorbě vln pohybuje jako celek, jednotlivé molekuly neputují s vlnou, ale předávají si energii. A stejně tak oscilují i elektrony v kovu a společně vytvářejí plazmony.
Plazmony mohou být vybuzeny fotony (světlem), a naopak mohou fotony samy generovat. Podobně mohou být vlny na vodě vybuzeny větrem nebo vhozením kamene, a naopak mohou interagovat s dalším prostředím na hladině. Hlavní rozdíl mezi těmito jevy je, že plazmony jsou kvazičástice v pevné látce, zatímco vlny na vodě představují mechanické vlnění na povrchu kapaliny. Přesto mají oba jevy společné rysy v kolektivním chování a interakci s okolím.
Obr. 1 – Ilustrativní znázornění helicenu a jeho zrcadlových forem
Jedním z hlavních cílů projektu bylo navrhnout a připravit hybridní plazmonické nanostruktury (tj. složené z organických i anorganických materiálů) s výraznými chirálními vlastnostmi. Chiralita molekuly, jak je znázorněno na obrázku 1, znamená absenci roviny, osy nebo středu symetrie. Chirální molekuly si můžeme představit jako dvě ruce, které nejde vzájemně překrýt. Tyto struktury jsou důležité, protože umožňují zesílit interakci mezi světlem a chirálními molekulami, což zlepšuje citlivost detekčních metod a může být využito při vývoji nových technologií v optice, elektronice a senzorice.
V rámci projektu se výzkumníci zaměřili na studium interakce mezi chirálními organickými molekulami, konkrétně heliceny, a plazmony v kovových a 2D-anorganických nanostrukturách. Tyto interakce vedly k unikátním optickým efektům, které umožňují detekci velmi nízkých koncentrací chirálních molekul. Tento výzkum může mít zásadní význam pro různé aplikace, například v chemii při vývoji citlivých senzorů pro identifikaci chirálních látek či v biologii a medicíně při diagnostice onemocnění, kde přítomnost chirálních biomolekul může naznačovat specifické zdravotní stavy.
Vědeckým týmům se podařilo syntetizovat nové deriváty helicenů, které sloužily jako chirální modifikátory plazmonických nanostruktur. Heliceny, díky svým unikátním optoelektronickým vlastnostem a výrazné optické aktivitě, představují ideální komponenty pro kombinaci s plazmonickými materiály. U takto vytvořených hybridních struktur byla testována schopnost interagovat s chirálními molekulami pomocí povrchově zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS). Výsledky ukázaly, že tyto struktury jsou schopny detekovat chirální molekuly s vysokou citlivostí a specificitou.
Plazmonicky aktivní 2D materiály: Potenciál pro nové aplikace
Další klíčovou oblastí výzkumu byla příprava plazmonicky aktivních 2D materiálů, konkrétně MXenů. Tyto materiály, které jsou tvořeny tenkými vrstvami karbidů a jejichž tloušťka se tak pohybuje na atomárním měřítku, vykazují výjimečné mechanické a optické vlastnosti. Výzkumníci na tyto tenké vrstvy připojili modifikátory v podobě helicenových derivátů a připravili tak MXenové vločky (Ti3C2Tx), aby mohli studovat jejich chirální optickou odezvu.
Nová třída materiálů byla testována na schopnost polarizačně citlivé přeměny světla na teplo, což znamená, že teplo lze generovat cíleně pomocí kruhově polarizovaného světla (pravotočivého nebo levotočivého). Tento jev může být využit například v řízených chemických reakcích nebo v zařízeních, která přeměňují světlo na energii. Vědci rovněž prokázali jejich potenciál v polarizačně citlivé fotokatalýze za asistence plazmonů. Tyto výsledky představují první demonstraci tohoto typu plazmonicky aktivního 2D materiálu s chirální odezvou, což otevírá nové možnosti v oblastech senzoriky, optoelektroniky a nanofotoniky.
Spolupráce a budoucí směřování
Projekt přinesl odezvu ve špičkových vědeckých časopisech. Publikace posouvají hranice lidského poznání v oblasti chirálních plazmonických nanostruktur, ale také demonstrují vysokou úroveň mezinárodní spolupráce a vědecké excelence. Spolupráce mezi Ústavem chemických procesů AV ČR a Ústavem inženýrství pevných látek (Fakulta chemické technologie VŠCHT Praha) bude nadále pokračovat s cílem rozvíjet získané poznatky a transformovat je do prakticky využitelných technologií.
Ing. Jan Storch, Ph.D.
Michal Zajaček z Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity se v rámci projektu JUNIOR STAR zabývá výzkumem supermasivních černých děr v galaktických jádrech. Jeho tým zkoumá vzájemné působení mezi hvězdami a černými dírami – jak hvězdy ovlivňují aktivitu černých děr a jak černé díry působí na své okolní hvězdy. Jeho výzkum by mohl mít klíčový význam pro pochopení fungování a vývoje galaxií.
Dalekohled jako odrazový můstek
Zájem o vesmír a neznámo, které se s ním pojí, vzbudily v doktoru Zajačekovi poprvé snímky planet a měsíců Sluneční soustavy, které jako dítě objevil v encyklopedii. „Zlom nastal, když jsem dostal svůj první malý dalekohled. Ten mi otevřel nový svět a umožnil zkoumat noční oblohu podrobněji,“ vzpomíná řešitel projektu JUNIOR STAR. Tento zájem ho přivedl ke studiu astrofyziky, v rámci něhož se nejprve zaměřil na pozdní velké bombardování Sluneční soustavy a později na střed Mléčné dráhy. Během doktorského studia na univerzitě v Kolíně nad Rýnem se pak ponořil do studia černých děr. Dnes působí na Ústavu teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity, kde se zaměřuje právě na výzkum těchto záhadných objektů.
Černé díry v srdcích galaxií
V rámci projektu JUNIOR STAR se vědecký tým doktora Zajačeka zaměřuje na interakci hvězd s okolím supermasivních černých děr v galaktických jádrech. Tyto černé díry, které mají hmotnost od milionů až po miliardy Sluncí, nejsou osamocené. Obklopuje je oblast plná hvězd, tzv. nukleární hvězdokupa. Stejný fenomén pozorujeme i v centru naší Mléčné dráhy, kde mezi miliony hvězd můžeme příležitostně zaznamenat aktivitu černé díry, která se projevuje erupcemi energie. „Cílem našeho výzkumu je pochopit, jakým způsobem hvězdy ovlivňují aktivitu černých děr a jak černé díry naopak působí na hvězdy ve svém okolí. Tento proces je zásadní pro pochopení vývoje galaxií, neboť černé díry a hvězdy spolu tvoří vzájemně propojený systém, který může ovlivnit i vznik nových hvězd,“ vysvětluje doktor Zajaček.
Lepší pochopení vesmíru
Projekt může přinést zásadní vhled do procesů, které probíhají v galaktických jádrech – tedy v nejhlubších částech galaxií. Některé galaxie vykazují vysokou aktivitu – jejich černé díry pohlcují velké množství hmoty a intenzivně září, zatímco jiné, jako naše Mléčná dráha, mají klidnější jádra. Rozdíly v aktivitě těchto černých děr a jejich vliv na růst a vývoj galaxií jsou jednou z hlavních záhad, které vědci zkoumají. „Z minulých studií víme, že zvýšená aktivita supermasivních černých děr může utlumit tvorbu hvězd v dané galaxii, což významně ovlivňuje její celkový vývoj,“ říká Zajaček. Výzkumný tým se nyní zaměřuje na teorii, že hvězdy mohou nejen zpomalit aktivitu černých děr, především v důsledku výbuchů supernov, ale také ji znovu nastartovat. „Zjistili jsme, že hvězdy, které obíhají velmi blízko černé díry, mohou část své hmoty přenášet do okolí černé díry, a tím zásadně ovlivňovat její aktivitu,“ dodává Michal Zajaček, který za svou práci v letošním roce obdržel cenu MUNI Scientist Grantové agentury Masarykovy univerzity.
Spolupráce napříč kontinenty a vývoj nového dalekohledu
Výzkum supermasivních černých děr vyžaduje sledování těchto často extrémně vzdálených objektů pomocí různých druhů pokročilých teleskopů, které operují na rozdílných vlnových délkách. Spolu s kolegy z Masarykovy univerzity a Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu pracuje doktor Zajaček na vývoji prvního českého vesmírného dalekohledu QUVIK, který bude vesmír zkoumat v ultrafialových vlnových délkách. V případě úspěchu by se jednalo o průlomovou technologii českého kosmického výzkumu.
Na řešení projektu JUNIOR STAR se kromě českých a slovenských výzkumníků podílejí také přední světoví odborníci. Mezi nejvýznamnějšími partnery jsou experti z Německa, USA, Velké Británie nebo Číny. Společným úsilím odhalují záhady vesmíru, který se stále ukazuje jako fascinující a plný neprobádaných tajemství.
RNDr. Michal Zajaček, Ph.D., (třetí zleva) se svým týmem
JUNIOR STAR
Granty JUNIOR STAR jsou určeny pro excelentní začínající vědce, kteří získali titul Ph.D. před méně než 8 lety a kteří již publikovali v prestižních mezinárodních časopisech a mají významnou zahraniční zkušenost. Díky pětiletému financování s možností čerpat až 25 milionů Kč umožňují granty JUNIOR STAR vědecké osamostatnění a případné založení vlastní výzkumné skupiny. Na podporu dosáhne pouze zlomek podaných projektů. Pro rok 2024 bylo podpořeno pouze 17 z celkových 175 návrhů projektů.
Grantová agentura České republiky (GA ČR) hledá nové členky a členy hodnoticích panelů z řad vědkyň a vědců. Pokud vás láká přispět k hodnocení výzkumných projektů a ovlivnit směřování vědy v České republice, máte příležitost – přihlášky je možné podávat do 16. prosince. Akademie věd ČR proto oslovila své odborníky, aby přiblížili, co práce v hodnoticích panelech obnáší. Jejich postřehy a zkušenosti vám přinášíme i my.
V jakém panelu jste působila? Co vás motivovalo, abyste se stala hodnotitelkou?
Působila jsem čtyři roky v panelu 209 – Vědy o atmosféře, hydrologie, fyzická geografie a geofyzika. Vzhledem k mé nominaci na Cenu předsedkyně Grantové agentury ČR 2020 za projekt, který se věnoval výzkumu blesků, mne Grantová agentura oslovila, zda bych měla zájem se stát členkou panelu. S očekáváním, že získám nové zkušenosti, jsem tuto pozici přijala.
Co vám působení v hodnoticích panelech přineslo? Proč byste tuto funkci doporučila vědcům a vědkyním?
Získala jsem především větší přehled o oblastech geofyziky, které byly dříve zcela mimo můj okruh zájmu. Byla jsem také překvapená různorodostí přístupů jednotlivých žadatelů k psaní návrhů grantů a k představování záměrů, metod a cílů. Doporučit mohu tuto funkci jen odvážlivcům, kteří se chtějí naučit/dozvědět něco nového a jsou ochotni tomu věnovat 10–15 % svého času.
Co je na této roli nejobtížnější?
Hodnotit projekty, které byly svou tematikou hodně vzdálené tomu, čím se obvykle zabývám. K této situaci docházelo poměrně často, neboť návrhy projektů blízké mému zaměření jsem hodnotit většinou nemohla kvůli střetu zájmů.
Kdo by se měl mezi panelisty hlásit? Jaké předpoklady by měli zájemci splňovat?
Ideální zájemce o práci hodnotitele by měl být odolný jedinec s přehledem o problematice daného panelu, se smyslem pro spravedlnost a s ochotou věnovat spoustu času službě ostatním.
Jak vám pomohly zkušenosti s hodnocením v panelech při vlastní výzkumné práci?
Pomohly mi lépe formulovat vlastní grantové návrhy.
Jak vnímáte roli GA ČR v české vědě?
Grantová agentura ČR je pro českou vědu významný poskytovatel financování, nicméně úspěšnost návrhů okolo 15 % považuji za příliš nízkou. Každý rok jsme v panelu strávili hodně času diskuzemi o seřazení návrhů, které se umístily okolo hrany financovatelnosti, a často jsme měli pocit, že mnoho z těch, které skončily pod čarou, by si vzhledem ke kvalitě návrhu financování rovněž zasloužily.
Co byste jako hodnotitelka doporučila žadatelům o grant?
Doporučila bych jim věnovat se představení návrhu projektu způsobem, který upoutá i odborníka z trochu jiné oblasti. Dále si důkladně prostudovat zadávací dokumentaci. Rok od roku se v ní objevují nová pravidla, jejichž nedodržení může vést k vyřazení projektu před hodnocením panelem.
Je působení v panelech časově náročné? Jde o velký zásah do vědecké práce?
Ročně jsem strávila čtením a hodnocením projektů či zpráv z projektů odhadem šest týdnů, které jsem nemohla věnovat vlastní vědecké práci. Považovala jsem to za službu podobnou psaní oponentských posudků článků. Nicméně v těchto dvou činnostech je velký rozdíl. Nikdy bych se nepustila do oponování článků, kterým rozumím jen z části. V roli hodnotitele nebyla taková situace výjimečná.
V jakém panelu jste působil? Co Vás motivovalo, abyste se stal hodnotitelem?
V letech 2017–2020 jsem byl členem panelu P104 – Stavební materiály, architektura. Od roku 2021 působím v panelu P101 – Strojní inženýrství a od roku 2023 také v Oborové komisi technických věd – OK1. Je obtížné vybrat jeden důvod, proč jsem se rozhodl kandidovat na hodnotitele. Bylo jich víc. Zařadil bych mezi ně to, že jsem mohl získat přehled o aktuálních výzkumných aktivitách v oboru, rozšířil si vlastní znalosti, nabyl povědomí o procesu hodnocení, rozlišil podstatné a naopak okrajové náležitosti pro zpracování vlastního projektu. A především jsem mohl zkusit něco nového a zužitkovat své dovednosti také v poněkud jiné oblasti, než jsou čistě výzkumné aktivity.
Co vám působení v panelech přineslo? Proč byste tuto funkci doporučil vědcům a vědkyním?
Především získáte zdravý nadhled nad svým vědeckým oborem. Nejen, že zjistíte, co a jak řeší kolegové v jiných výzkumných oblastech, ale přestanete vlastní výzkum přeceňovat a naleznete pravou míru pokory v kontextu celé vědy, u mne tedy v oboru technických věd. Od úspěšných žadatelů o projekty se naučíte, jak správně napsat návrh vlastního projektu, a případně pomůžete se zpracováním i kolegům.
Co je na této roli nejobtížnější?
Nejtěžší pro mě bylo rychle se zorientovat v dalších odvětvích a zákoutích technických věd, protože i takové projekty musíte zodpovědně posoudit. Chce to trochu samostudia a času, ale získáte přehled a mnohému se naučíte. Najít nedostatky konkrétního projektu se pro vás časem stane rutinou, kterou využijete při zpracování jiných posudků a recenzí.
Kdo by se měl mezi panelisty hlásit? Jaké předpoklady by měli zájemci splňovat?
Určitě by měli mít dobrou průpravu v práci s českým a anglickým jazykem. Nečtete? Dělá vám potíž napsat článek? V takovém případě to ani nezkoušejte, trápili byste se. Je opravdu ubohé, když žadatel o projekt obdrží posudek se závažnými jazykovými a gramatickými chybami. Důležitou vlastností adepta na panelistu je také schopnost posoudit návrhy projektů či ocenit jejich řešení z širšího pohledu a v kontextu celého oboru. Určitá doba působení ve vědě a výzkumu a s tím nabyté dovednosti také nejsou k zahození.
Pomohly vám zkušenosti s hodnocením v panelech i při vlastní výzkumné práci?
Rozhodně ano. Nejen, že jsem se naučil „správně“ napsat návrh vlastního projektu, ale získal jsem přehled o výzkumných tématech řešených na tuzemských i světových vědeckých pracovištích, které jsem později využil k rozšíření svého vědeckého rozhledu a navázání nových kontaktů.
Jak vnímáte roli GA ČR v české vědě?
Považuji ji za velmi potřebnou instituci. Jde více méně o jedinou agenturu podporující základní výzkum v Česku prostřednictvím skutečné a nezávislé soutěže. Systém hodnocení projektů je navíc dostatečně robustní, aby vyloučil případné selhání jednotlivých hodnotitelů a rozptýlil pochybnosti o možných korupčních aktivitách.
Co byste jako hodnotitel doporučil žadatelům o grant?
Zpracování žádosti o grant nepodceňujte. Věnujte jí dostatek času a uveďte veškeré požadované informace. Není však nutné, abyste návrh zahltili množstvím často nedůležitých a nadbytečných informací. I z dobrého vědeckého záměru tak můžete vytvořit nepřehledný a nečitelný „blábol“. Buďte tedy konkrétní, obsažní, ale struční a jasní. Požadovaný maximální počet stran je dostatečný na srozumitelné objasnění záměru. Použijte vysvětlující obrázky či grafiku. A taky se zbytečně nepodceňujte, ale ani nepřeceňujte. Obojí může být kontraproduktivní. Nesnažte se rovněž ohromit panel obrovským množstvím plánovaných výzkumných činností, které však při omezené době řešení projektu těžko stihnete. Nalezení správné míry střízlivosti a věcnosti je zcela zásadní.
Jak je působení v panelech časově náročné? Jde o velký zásah do vědecké práce?
Působení v panelu je honorováno, pokud ale tuto činnost chcete vykonávat jen pro peníze, nedělejte to. Byli byste zklamáni. Práce v panelu je nárazová, leč časově poměrně náročná. Pokud ji budete vykonávat zodpovědně, určitě Vám ukousne kus volného času. Ovšem vědomí, že přispíváte k něčemu většímu, než je práce na vašem vlastním vědeckém dvorku, je povznášející. Musí vás to bavit a pak je tato činnost silně návyková. Mnozí panelisté se, stejně jako dobří holubi, vracejí…
V jakém panelu jste působil? Co vás motivovalo, abyste se stal hodnotitelem?
V panelu P403 – Podnikové a manažerské vědy, finance, finanční ekonometrie a operační výzkum. Důvodem byla zvědavost, možnost vidět procesy hodnocení zevnitř, podílet se na rozvíjení vědecké komunity v oboru a přispět k tomu, aby se kultivovala kultura hodnocení vědy u nás.
Co vám působení v panelech přineslo? Proč byste tuto funkci doporučil vědcům a vědkyním?
Získal jsem zkušenosti, lepší pochopení praktického fungování procesů hodnocení grantových soutěží i lepší povědomí, co je důležité a jak se v soutěžích rozhoduje. Přineslo mi také nové kontakty a lepší přehled o vývoji oboru v Česku.
Co je na této roli nejobtížnější?
Asi vstupní „náklady“ na začátku působení v panelu, tedy zorientovat se a naučit se, jak co dělat, co je potřeba, jak to funguje a jak si závazky zorganizovat a skloubit i časově s ostatními povinnostmi. Následně už jde o rutinu, která se dá celkem lehce zvládat.
Kdo by se měl mezi panelisty hlásit? Jaké předpoklady by měli zájemci splňovat?
Hlásit by se měli především výzkumníci, kteří sami dělají originální výzkum – a to nyní, nikoli „někdy“ v minulosti – jenž je na hranici nejlepší praxe v oboru, tedy mezinárodně špičkový. Měli by mít zkušenosti s publikováním v mezinárodně špičkových, přinejmenším oborových časopisech. Nejlepší je i dlouhodobá zkušenost z kvalitních institucí v zahraničí, buď z doktorského studia anebo výzkumné praxe. Bez toho se hodnotit nedá, protože člověku chybí povědomí, co vyžaduje dělat výzkum na tomto stupni, jak těžce se na této úrovni publikuje a podobně. Bez toho je člen panelu zdrojem „šumu“ v procesu hodnocení a ostatním členům, kteří takové požadavky splňují, komplikuje práci „ustřeleným“ hodnocením.
Pomohly vám zkušenosti s hodnocením v panelech i při vlastní výzkumné práci?
To bych neřekl. Pravidelné publikování v mezinárodních časopisech a „drsné“ peer-review člověka vyškolí dostatečně. Příspěvek vlastního působení v panelu je potom spíše už jen marginální.
Jak vnímáte roli GA ČR v české vědě?
Její role je zásadní nejen jako zdroje financování. Nicméně její přínos ohledně financování se pro jednotlivé výzkumníky výrazně zhoršil po zavedení poměrně nízko nastavených horních limitů na měsíční hrubé mzdy, odkdy je standardní GA ČR projekt – v řadě oborů a regionálních trhů práce s vyššími mzdami – v podstatě „na přilepšenou“ k základu financování odjinud. Pro řadu řešitelů se na něm nedá postavit výzkumná činnost bez nutnosti dalších zdrojů financování. GA ČR je významným nastavovatelem standardů v hodnocení vědy v oboru a kultivátor kultury hodnocení.
Co byste jako hodnotitel doporučil žadatelům o grant?
Zaměřit se na „novelty claim“, originalitu v mezinárodním srovnání, prezentaci unikátního „nápadu“ a celkově na kvalitu než kvantitu.
Jak je působení v panelech časově náročné? Jde o velký zásah do vědecké práce?
Na začátku může být, ale po „zaučení“ se to dá zvládat dobře.
Zdroj: AV ČR, autorství rozhovorů: Zuzana Dupalová a Luděk Svoboda, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Vláda od 10. prosince 2024 jmenovala do předsednictva GA ČR doc. RNDr. Hanu Čížkovou, Ph.D., která v něm odpovídá za oblast věd o neživé přírodě. Nahrazuje tak po osmi letech RNDr. Alici Valkárovou, DrSc., které skončilo druhé funkční období. Funkční období členů předsednictva může být nanejvýš jednou opakováno.
Doc. RNDr. Hana Čížková, Ph.D., vystudovala geofyziku na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy. Zaměřuje se na numerické modelování konvekce v plášti Země. Je vedoucí Katedry geofyziky Matematicko-fyzikální fakulty. Působí v Radě Geofyzikálního ústavu AV ČR, od roku 2013 je její místopředsedkyní. Podílí se na řešení projektů s kolegy ze Spojených států a Nizozemí v rámci Visiting Research Fellowship financovaného nizozemským výzkumným centrem. Na Karlově Univerzitě působí jako pedagožka, školitelka a garant doktorského studijního programu Fyzika Země a planet. V GA ČR dosud působila jako členka hodnoticích panelů a oborové komise OK2 (od roku 2023 je její předsedkyní).
O předsednictvu GA ČR
Předsednictvo GA ČR je jmenováno vládou ČR na návrh Rady pro výzkum, vývoj a inovace. Je složeno z pěti členů, kteří zastupují pět základních vědních oborů – technické vědy (prof. Ing. Martin Hartl, Ph.D.), vědy o neživé přírodě (doc. RNDr. Hana Čížková, Ph.D.), lékařské a biologické vědy (prof. MUDr. Mgr. Milan Jirsa, CSc.), společenské a humanitní vědy (doc. PhDr. Martina Hřebíčková, DSc.) a zemědělské a biologicko-environmentální vědy (doc. RNDr. Petr Baldrian, Ph.D. – předseda GA ČR). Funkční období členů předsednictva je čtyřleté s možností jmenování nejvýše na dvě funkční období po sobě následující. Statutárním orgánem GA ČR je její předseda.
Předsednictvo schvaluje vyhlášení veřejných soutěží ve výzkumu a vývoji a rozhoduje o uzavření smluv o poskytnutí podpory, tedy o udělení grantů vědeckým projektům na základě hodnocení oborových komisí a panelů GA ČR. Předsednictvo dále koordinuje činnost těchto poradních orgánů, jmenuje a odvolává jejich členy.
