RNDr. Michal Pavelka, Ph.D., vystudoval matematické modelování na Matematicko-fyzikální fakultě (Matfyz) Univerzity Karlovy. Pracoval na École Polytechnique de Montréal (Kanada), na Západočeské univerzitě a na Vysoké škole chemicko-technologické. Poté se vrátil na Matfyz, kam přinesl geometrický pohled na mechaniku a termodynamiku ve fyzice kontinua. Odhlédnutím od částicové struktury a využítím moderních metod diferenciální geometrie je možné nalézt sjednocující princip pro popis takřka všech přírodních jevů kolem nás.
Popis oceněného projektu „Víceškálová nerovnovážná termodynamika”
Johannes Kepler kdysi napsal: „Ubi materia, ibi geometria.” – „Kde je hmota, tam je geometrie.” Podívejme se například na šálek teplé kávy, v němž se tekutina ještě nepřestala pohybovat, tedy nevychladla. Jak vstupuje do popisu pohybu kávy – procesu chladnutí geometrie?
Proces chladnutí tekutiny můžeme popisovat pomocí různě detailních systémů evolučních rovnic. Například vidíme-li tekutinu jako soubor částic, musíme vyřešit obrovské množství rovnic (typicky 1024). Vývoj tekutiny v čase však můžeme popsat také pomocí fyziky kontinua, soustředící se na průměrné lokální vlastnosti, například rychlost a teplotu (2 rovnice). K popisu hmoty tedy můžeme použít více úrovní lišící se detailem.
Díky podpořenému projektu jsme společně s kolegy z Kanady, Itálie, Ruska, Číny, Španělska, Turecka a Anglie našli obecnou geometrickou strukturu (Poissonova závorka, entropie a disipační potenciál), která vyjadřuje evoluci na každé úrovni popisu a která nás z detailního popisu zavede na popis méně detailní. Můžeme tak potvrdit Keplerova slova.
Rada pro výzkum, vývoj a inovace zveřejnila výzvu na doplnění dvou členů předsednictva vědecké rady GA ČR, a to z oblasti věd o neživé přírodě a humanitních věd. Návrhy je možné podávat do 9. října.
Vědecká rada GA ČR má dvanáct členů, které z řad odborníků jmenuje a odvolává vláda. Funkční období jejích členů je čtyřleté s možností jmenování nejvýše na dvě období po sobě následující. Vědecká rada navrhuje předsednictvu ustavení a zaměření oborových komisí, skupiny projektů a jejich zaměření, vyhodnocuje vědeckou úroveň GA ČR a navrhuje potřebná opatření.
Grantová agentura ČR vyhlašuje výzvu pro podávání projektů na principu hodnocení Lead Agency s předpokládaným počátkem řešení v roce 2021. Výzva se týká projektů ve spolupráci s polskou agenturou NCN v rámci iniciativy CEUS. V této výzvě vystupuje polská agentura NCN jako Lead Agency.
Soutěžní lhůta začíná 15. 9. 2020.
Českou část přihlášky v rámci iniciativy CEUS je možné podávat nejpozději do 22. 12. 2020, tedy do 7 dnů po oficiálním deadlinu 15. 12. 2020, který stanovila pro polské uchazeče agentura NCN.
Pravidla pro podávání návrhů projektů a formuláře čestných prohlášení k prokázání způsobilosti naleznete níže v příloze, nebo v záložce „Zadávací dokumentace„.
Vstup do aplikace pro podávání české části přihlášky.
V případě jakýchkoliv dotazů se neváhejte obrátit na pracovníky našeho Helpdesku GAČR písemně/(info@gacr.cz) nebo telefonicky v úředních hodinách Po – Čt: 9 – 16:00; Pá: 9 – 15:00 na tel. č. 227 088 841.
Čestná prohlášení/prohlášení o způsobilosti zasílejte GA ČR datovou schránkou a8uadk4 a to nejpozději do 22. prosince 2020, předmětem zprávy je „LA CEUS – způsobilost“.
Jeden z projektů hodnocený Grantovou agenturou České republiky stupněm vynikající je projekt Kinetika ukládání vodíku v nových komplexních hydridech typu (Mg-Ni-M-S)-H.
Projekt vedený Jiřím Čermákem z Ústavu fyziky materiálů AV ČR Brno byl koncipován jako příspěvek prohlubující současný stav poznání ve velmi živé vědecké oblasti s mimořádně velkým společenským a aplikačním potenciálem. Jedná se o nalezení způsobu, jak efektivně, bezpečně a levně ukládat a transportovat energii ve formě potenciální chemické energie vodíku. Vyřešení tohoto problému může zásadním způsobem ovlivnit rozvoj tzv. vodíkové energetiky, která bude šetrná k životnímu prostředí a umožní řadu technických aplikací. Výstupem projektu bylo pět velmi kvalitních publikací v renomovaných mezinárodních časopisech a výsledky byly prezentovány na šesti mezinárodních konferencích.
Proč jste se rozhodli věnovat v projektu právě tomuto tématu?
Byla to především velká společenská výzva. I laická veřejnost vnímá zprávy o sestrojení dopravních prostředků a jiných zařízení na „vodíkový pohon“. Zdůrazňují se přitom především ekologická hlediska: odpadním produktem přeměny energie uložené ve vodíku je totiž jen vodní pára. Nezanedbatelné hledisko je také prakticky nevyčerpatelný zdroj vodíku na Zemi, který se vlastně ve „vodíkovém energetickém cyklu“ stále obnovuje. Co se týká dnešního stavu techniky, ve zmíněných zařízeních je vodík uložen buď v tlakových kontejnerech, nebo v kapalné formě. Žádný z obou způsobů uložení není ani bezpečný, ani levný. Náš projekt se zabýval ukládáním vodíku v pevných látkách – v podobě hydridů. Pro laika je obvykle velkým překvapením, že tímto způsobem lze uložit více vodíku, než zabere stejný objem vodíku zkapalněného. Přitom odpadají rizika a řada nevýhod obou dosavadních způsobů ukládání.
Jak byste laické veřejnosti vysvětlili, co bylo jádrem vašeho výzkumu?
Pokud bychom se přidrželi příkladu aplikace vodíkového pohonu v dopravních prostředcích, tak bychom mohli říci, že projekt podstatně přispěl k řešení problému bezpečné a efektivní nádrže na palivo.
Můžete nám více přiblížit, co přesně jste v projektu zkoumali?
Hledali jsme nové materiály, které dokážou pojmout co nejvíce vodíku, a pak jej také snadno uvolnit. To znamená, že jejich pracovní tlak a teplota jsou co nejblíže požadavkům technické praxe. Je známo, že jedním z prvků, které pojmou hodně vodíku je hořčík. Proto jsme se soustředili na komplexní hydridy, jejichž hlavní složkou je právě tento prvek. Zkoumali jsme vhodné způsoby přípravy úložného média a vliv katalýzy vybranými přísadami na sorpční proces. Testovali jsme postupně vliv řady přísad a různých struktur média.
Jak projekt zapadá do vaší profesní koncepce?
Projekt není výsledkem našeho krátkodobého zájmu o tuto problematiku. Ukládáním vodíku v pevných látkách se náš malý tým systematicky zabývá již velmi dlouho. V letech 2007 a 2009 jsme získali podporu GAČR (projekt 106/07/0010 – Difúze vodíku v Mg-Ni slitinách modifikovaných vybranými prvky potlačujícími stabilitu hydridů a projekt 106/09/0814 – Kinetika desorpce vodíku v intermetaliku Mg2Ni-H modifikovaném vybranými intersticiálními elementy). V r. 2009 nám byla udělena Cena AV ČR za kolekci prací nazvanou „Hydrogen storage“ a v r. 2011 jsme dosáhli patentového krytí jedné naší úspěšné slitiny. Výrazným rysem našich profesních aktivit je tedy kontinuita. Ze zkušeností jsme čerpali i při řešení tohoto projektu. Za zmínku také stojí fakt, že jeden z publikačních výstupů projektu byl vyhodnocen mezinárodní výběrovou komisí AIE (Advances In Engineering – viz web „https://advances ENG.com“) jako „článek klíčového významu řadící se k excelentním výsledkům vědy“. Komentář k článku i celý text byl vystaven v sérii AIG, což je prestižní a velmi viditelné místo jak pro akademickou, tak i pro technickou odbornou veřejnost.
Co bylo při řešení v projektu nejnáročnější?
Nejobtížnějším na tomto projektu, ale na celé této problematice je obecně její vázaný mnohaparametrový charakter. Technických požadavků na vlastnosti sorpčního média je celá řada. Významnou je rovněž přijatelná materiálová a výrobní cena. Stručně vyjádřeno, hlavní obtíž spočívá v tom, že zlepšení jednoho z parametrů je dosaženo za cenu zhoršení jiného, nebo hned několika dalších. Například dosažení termodynamicky snadnějšího uvolnění uloženého vodíku je většinou spojeno s nežádoucí redukcí sorpční kapacity. Velkým úspěchem je proto nalezení současného zlepšení alespoň dvou charakteristik sorpčního média.
Bude možné získané poznatky využít v praxi?
Ano. Jde o základní materiálový výzkum, ale v tomto případě silně orientovaný na aplikační požadavky. Je však správné na tomto místě poznamenat, že reálné využití výsledků projektu v praxi je podmíněno zvládnutím dalších článků energetického řetězce (zvýšení účinnosti palivových článků, nalezení ekologicky přijatelné výroby samotného vodíku aj.). To je však mimo rámec tohoto projektu.
Na čem aktuálně pracujete a jaké jsou vaše plány?
Hledáme další vhodné slitiny a dosud nevyužité způsoby katalýzy sorpce vodíku. V nejbližší době se chceme zaměřit na sorpční vlastnosti některých vybraných HEA slitin (High Entropy Alloys – mnohakomponentní materiály, vyvinuté původně pro jiné účely, ale s předpokladem perspektivních sorpčních vlastností).
Mohl byste krátce popsat váš řešitelský tým a zázemí?
Jsme malý, ale efektivně fungující čtyřčlenný výzkumný tým. Vedení je věcí RNDr. Jiřího Čermáka, ale na vlastní výzkumné činnosti se podílí všichni členové. Ing. L. Král, PhD. je vynikající expert v oblasti elektronové mikroskopie, doménou Ing. P. Roupcové, PhD. jsou studie metodou XRD. Ing. T. Káňa, PhD. prováděl výpočty ab initio. Všichni členové týmu jsou kmenoví zaměstnanci ÚFM AV ČR Brno, ale kromě vlastní laboratoře využíváme i přístupu na experimentální zařízení CEITEC VUT Brno. Velmi si ceníme účinné podpory Grantové Agentury České republiky. Zvláštní zmínku rádi věnujeme podpoře našeho pracoviště, které vytváří dobré podmínky pro řešení kvalitních projektů základního výzkumu.
Na fotografii zleva: L. Král, T. Káňa, J. Čermák, P. Roupcová
Autor textu: Ústav fyziky materiálů AV ČR, v. v. i.
Jsou ženy ve vědě ostýchavější a méně průbojné než muži? Lze navýšit jejich podíl v odborných hodnoticích panelech poskytovatele finanční podpory a je mateřství pro ženu – vědkyni potenciální krizová situace? V unikátních prostorách dejvické vily Lanna proběhla 18. srpna 2020 diskuse předsedkyně Grantové agentury České republiky a jaderné fyzičky Alice Valkárové s mladými vědkyněmi. Akce byla jistým způsobem výjimečná. Jako jediný formát pod taktovkou Národního kontaktního centra – gender a věda byla určena výhradně ženskému publiku.
Počet žen v hodnoticích komisích ovlivňují nominace mateřských institucí Projekty základního výzkumu, které mohou získat veřejnou finanční podporu, hodnotí v Grantové agentuře České republiky (GA ČR) více než 400 odborníků a odbornic, kteří jsou nominováni domovskou institucí. Mezi nimi je přibližně 22 % žen. Konečné slovo o udělení podpory po několikastupňovém hodnocení projektů má předsednictvo GA ČR v čele s vědkyní Alicí Valkárovou.
V posledních letech se na řídicích pozicích ve vědě a výzkumu u nás objevuje více žen. I podle Alice Valkárové je to dobře. „Z mé zkušenosti mají ženy tendenci nikam se netlačit, aby to nevypadalo divně, že jsou moc ctižádostivé, nejspíše to nemají ani v povaze. Je ale faktem, že když je někdo postrčí, pak dělají svoji práci velmi dobře, často i lépe, než jejich mužští kolegové. Každopádně v posledních letech vnímám nárůst počtu žen ve vědě a jsem za to ráda,“ říká.
Ženy jsou v mnoha ohledech ostýchavější, než muži. Někdy potřebují trochu „popostrčit“.
V pořadí již třetí brunch pro začínající vědkyně pořádaný NKC – gender a věda letos přilákal na padesát vědkyň z nejrůznějších oborů napříč republikou.
Živá a uvolněná diskuse se týkala například možností navýšení účasti žen v odborných hodnoticích panelech GA ČR. Vědkyně se shodly, že ženy jsou v mnoha ohledech ostýchavější než muži, zároveň často nemají dostatečnou podporu mateřských institucí – mnohdy nejsou nominovány. „Účast žen, ale také třeba cizinců, v našich panelech rozhodně vítáme. Apelujeme v tomto ohledu také na spolupracující instituce. Z mé zkušenosti však mohu říci, že sestavit hodnoticí panely z těch nejvíce erudovaných odborníků mnohdy opravdu není snadné a striktně doplňovat jakákoli konkrétní kritéria vnímám jako problematické,“ upřesňuje svůj náhled z pozice předsedkyně GA ČR Alice Valkárová.
Mateřství = krizová situace?
V úvodním slovu předsedkyně jediné instituce v naší zemi, která poskytuje z veřejných prostředků účelovou podporu na projekty základního výzkumu, představila administrativní a strategické změny související s koronavirovou pandemií. Publikum přivítalo, že se agentura v rámci komplikovaného období snažila vědecké obci maximálně vyjít vstříc a změny zavčas i průběžně komunikovala.
Některé přítomné vědkyně – matky otevřely téma, zda by některé dočasné změny nemohly být zavedeny natrvalo. Konkrétně navrhovaly prodloužení doby řešení projektu ze tří na čtyři roky pro ženy na mateřské dovolené, a to při zachování stejného financování a objemu projektu. Vědkyně se shodly, že by takovou možnost jako matky malých dětí velmi uvítaly. Jejich cílem není projekt přerušit, což prý často ani není možné. Chtěly by si po určitou dobu snížit úvazek, a tak efektivněji kombinovat vědeckou práci a péči o dítě.
Možná s trochou nadsázky se v publiku ozval názor, že mateřství je vlastně také krizová situace, i když samozřejmě v jiném ohledu, než poslední měsíce ovlivněné pandemií.
Část přítomných vědkyň se podělila o pozitivní zkušenost, že mateřství, ani to, že jsou ženy, jim na překážku v kariéře nebylo. Druhá skupina naopak mateřství vnímá jako jednoznačné zbrzdění vědecké kariéry. Publikum se neshodlo také na tom, zda by případná pozitivní „diskriminace“ vědkyň, co se týká jejich výběru do vedoucích pozic, byla ku prospěchu.
Těší mě, že žádosti o grant podává stále více mladých vědkyň.
Zahraniční stáže přináší jedinečnou zkušenost
Alice Valkárová dále mluvila o potřebnosti získávání pracovních zkušeností v zahraničí. Příznivější podmínky pro vědkyně – matky a celkově rodiny poskytuje například nová skupina grantových projektů JUNIOR STAR. „Nově je ‚dostačující‘ významná mezinárodní zkušenost mladého vědce nebo vědkyně oproti bývalému nastavení, kdy badatelé museli strávit půl roku v zahraničí, a to až po získání doktorského titulu. To rozhodně vnímám jako méně omezující a pro matky i rodiny celkově přívětivější. Zahraniční stáže a pobyty však i díky své praxi mohu jen doporučit. Přinesou vám úplně jiný druh zkušeností. Nově plánujeme vypsat finanční podporu začínajícím vědcům také prostřednictvím Postdoc Individual Fellowship projektů. Jedná se o dvouleté zahraniční vědecké pobyty vědkyň a vědců, i s podporou rodinných příslušníků. Druhá forma podpory bude představovat hrazení pobytu vědců přicházejících ze zahraničí na naše instituce.“ upřesňuje.
GA ČR podporuje sladění rodinného a profesního života
GA ČR od svého vzniku stále rozšiřuje škálu možností, které navrhovatelům a řešitelům projektů mohou pomoci lépe sladit rodinný a profesní život, jako je například nezapočítávání mateřské nebo rodičovské dovolené do relevantních lhůt (např. lhůta 8 let od získání titulu Ph.D.), možnost změny řešitele iniciované řešitelem (s možností návratu), snížení jeho úvazku nebo i přerušení řešení projektu po dobu mateřské nebo rodičovské dovolené.
Již nyní agentura obecně umožňuje zahrnout náklady na péči o děti osob podílejících se na řešení projektu do doplňkových (režijních) nákladů u všech skupin grantových projektů, pokud jsou tyto náklady zdůvodněné, účetně prokazatelné a z nezbytné pro řešení projektu.
Apelujeme na spolupracující instituce, aby do hodnoticích panelů vysílaly ženy – vědkyně.
Alice Valkárová publiku poskytla vhled do financování grantových projektů a procesu hodnocení. „Třeba ve zmíněné grantové skupině projektů JUNIOR STAR bude pravděpodobně mnoho mladých vědkyň a vědců zklamaných. Úspěšnost projektů vychází totiž na méně než 10 %, a to kvůli vysokému počtu přihlášených projektů. Letos jich je 355. Alokace financí pro podporu základního výzkumu se však mnoho let nezměnila. Ráda bych ovšem zdůraznila a vyzdvihla význam standardních projektů. Právě na jejich základě může dle mého názoru vyrůst vědecká excelence.“
Stále více mladých vědkyň žádá o granty
Diskuse proběhla pozitivně a konstruktivně. Vědkyně se shodly, že by uvítaly více edukačních i propagačních akcí zaměřených na ženy ve vědě, s čímž souhlasily také organizátorky. „Toto byla třetí akce určená jen pro ženské publikum. A proč jsme se pro toto „omezení“ rozhodly? Naše zkušenost je taková, že některé ženy se při diskusi více otevřou a jsou celkově uvolněnější,“ vysvětluje volbu netradičního formátu Hana Tenglerová z NKC – gender a věda.
„Znám mnoho žen, které všechny životní i kariérní překážky ustály a jsou mnohdy průbojnější a úspěšnější než muži. Taková soutěž by ale neměla být obecně cílem. Dnešní účast i reakce mladých vědkyň mě potěšily. Jsem také ráda, že mladé ženy v posledních letech stále více podávají žádosti o granty. Přeji vám, ať vydržíte a zvládnete všechny výzvy co možná nejlépe,“ uzavřela setkání Alice Valkárová.
Genderová témata ve vědě a výzkumu jsou aktuálně intenzivně řešena také v rámci meziresortní skupiny při přípravě Strategie rovnosti žen a mužů 2021–2030: Vzdělávání a výzkum – Rovnost ve vzdělávání a výzkumu jako cíl. GA ČR se jednání účastní a spolupracuje na reflektování genderové dimenze ve vědě a výzkumu i s dalšími institucemi.
Dovolujeme si Vás informovat o plánované výluce Grantového informačního systému (GRIS) Grantové agentury České republiky ve dnech 7. srpnaod 12:00 až 10. srpna 8:00 z důvodu údržby systému a upgrade technologií.
Grantová agentura České republiky (GA ČR) v reakci na pandemii koronaviru COVID-19 průběžně přijímala a upravovala řadu pravidel pro realizaci projektů. Změny pomáhají lépe se přizpůsobit současným podmínkám. Jsou mezi nimi například změny úvazků nebo uznání dalších druhů nákladů.
V souvislosti se změnami pravidel a na základě rozhodnutí předsednictva GA ČR upozorňujeme, že o prodloužení projektu o 6 měsíců kvůli situaci způsobené pandemií koronaviru je třeba v letošním roce žádat pouze u projektů s původně předpokládaným ukončením řešení v roce 2020.
Pokud by negativní dopady opatření přijatých v souvislosti s pandemií koronaviru přetrvávaly u projektů s předpokládaným pozdějším ukončením, bude se předsednictvo GA ČR zabývat odůvodněnými žádostmi podanými v posledním roce řešení těchto projektů.
Podívejte se na přehled všech opatření v souvislosti s COVID-19 týkajících se projektů realizovaných v roce 2020.
Alice Valkárová se v srpnu setká s mladými vědkyněmi. Diskutovat budou o překážkách i příležitostech, které se pojí s vědeckou prací. Proč patří podíl žen ve vědecké profesi u nás mezi nejnižší v Evropské unii? Jak zasáhla pandemie koronaviru vědeckou obec a opravdu jsou ženy oproti mužům v nevýhodě? Brunch se bude konat 18. 8. 2020 v dejvické Vile Lanna.
V posledních letech udělala česká společnost zásadní kroky k dosažení rovnosti žen a mužů ve vzdělávacích a pracovních oblastech. Přestože již neexistují žádné formální překážky pro jejich uplatnění na pracovním trhu, může být vědecká kariéra žen o něco komplikovanější.
Grantová agentura České republiky (GA ČR) od doby svého vzniku však stále rozšiřuje opatření, která vědeckým pracovnicím a pracovníkům pomáhají lépe sladit rodinný a profesní život. Možností je například nezapočítávání mateřské nebo rodičovské dovolené do relevantních lhůt, změna řešitele projektu, snížení úvazků nebo přerušení řešení projektu po dobu mateřské či rodičovské dovolené.
V současné době GA ČR ve spolupráci s Radou pro výzkum, vývoj a inovace (RVVI), Technologickou agenturou České republiky (TA ČR) a dalšími institucemi pracuje na ukotvení dalších aspektů genderové perspektivy do financování výzkumu.
Během prosince a ledna končí funkční období třem z pěti členů předsednictva Grantové agentury České republiky (GA ČR) – současné předsedkyni RNDr. Alici Valkárové, DrSc., která zastupuje vědy o neživé přírodě, prof. RNDr. Jaroslavu Kočovi, DrSc. zastupujícímu lékařské a biologické vědy a doc. RNDr. Petru Baldrianovi, Ph.D. za zemědělské a biologicko-environmentální vědy. Návrhy kandidátů, kteří v rámci předsednictva budou zastupovat dané obory, je možné podávat do 31. srpna 2020 Radě pro výzkum, vývoj a inovace (RVVI).
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. Dále koordinuje činnost těchto poradních orgánů, jmenuje a odvolává jejich členy.
Předsednictvo GA ČR je jmenováno vládou ČR na návrh RVVI. Je složeno z pěti členů, kteří zastupují pět základních vědních oborů – technické vědy, vědy o neživé přírodě, lékařské a biologické vědy, společenské a humanitní vědy a zemědělské a biologicko-environmentální vědy. Funkční období členů předsednictva je čtyřleté s možností jmenování nejvýše na dvě funkční období po sobě následující. Statutárním orgánem GA ČR je její předseda.
Bližší informace k podání návrhů na členy předsednictva naleznete na www.vyzkum.cz.
Spintronika je rychle se rozvíjející moderní obor materiálového výzkumu, mikroelektroniky a fyziky pevných látek s velkým vědeckým i aplikačním významem. Hraje klíčovou roli v oblasti magnetických pamětí a senzorů. Na prohloubení našich znalostí v této oblasti pracoval v rámci projektu Grantové agentury České republiky „Centrum spintroniky“ v letech 2014–2018 tým více než 20 vědců a studentů pod vedenímprofesora Tomáše Jungwirtha z Fyzikálního ústavu Akademie ČR. Projekt byl velmi úspěšný. Bylo vytvořeno přes 85 publikací uveřejněných v zahraničních vědeckých časopisech s vysokým IF. Deset článků s výsledky projektu mezi lety 2014-2018 je dnes na Web of Science označeno jako „Highly Cited Paper“, tedy do 1 % nejcitovanějších v oboru. V projektu byly získány významnévýsledky v oblasti relativistických spintronických jevů, které byly využity pro vytvoření nového konceptu paměťových součástek založených na antiferomagnetických materiálech.
Pane profesore, můžete na úvod více vysvětlit termín „spintronika“?
Na rozdíl od běžné polovodičové mikroelektroniky, založené na náboji elektronu, využívá spintronika také spin elektronu. Z hlediska praktického využití můžeme najít základy oboru už na konci devatenáctého století, kdy vedle gramofonu byl vynalezen i zvukový záznam na magnetický drát, později pásek nebo disk. Spiny elektronu měly na svědomí ale pouze magnetismus na záznamovém médiu, zatímco k zápisu a čtení zvuku a později dat se používaly elektromagnety (cívky) využívající zase jen proudy nábojů elektronů.
O aplikované spintronice tak většinou hovoříme až v případě, kdy spin elektronu hraje klíčovou roli také při čtení nebo i zápisu informace v paměťovém zařízení. Spintronické součástky pro čtení bývají nazývany magneto-odpory, protože stejně jako záznamové medium jsou konstruovány z magnetických materiálů. První magneto-odpor popsal už lord Kelvin v polovině 19. století, ale cívku pro čtení informace na pevných discích nahradil až v devadesátých letech 20. století.
Tato historická varianta ale byla na přelomu tisíciletí nahrazena nově objeveným tzv. gigantickým magneto-odporem a v té době se taká ujal termín spintronika. Díky gigantickému magneto-odporu, za který byla v roce 2007 udělena Nobelova cena, hrají dodnes pevné disky klíčovou úlohu pro ukládání informací a bez nich by nebyl představitelný exponenciální nárůst množství dat, které dnes máme přes internet k dispozici. I díky spintronice tak dnes nazýváme data díky jejich ekonomickému významu ropou 21. století.
Aplikovaná spintronika ovšem nekončí u pevných disků. Dnes existují i komerční magnetické operační paměti, které kombinují možnost trvalého uložení informace jako u polovodičových „flash“ pamětí s rychlostí polovodičových operačních pamětí. Otevírají se tak nové možnosti integrace a energetické úspornosti v mikrosoučástkách. To jsou zvlášť důležité parametry pro rodící se svět internetu věcí a pro zpracování obrovského množství dat např. pomocí nástrojů umělé inteligence.
Z hlediska základní fyziky bylo pochopení elektronového spinu jedním z prvních významných úspěchů kvantové relativistické fyziky, která se zrodila ve dvacátých a třicátých letech 20. století. Po sto letech ale stále zůstává mnoho otevřených otázek okolo kolektivního chování spinů v krystalech, které způsobuje magnetické chování látek. Stále také přicházíme na nové jevy, které se týkají vzájemného ovlivňování spinu a magnetismu na jedné straně a elektrických proudů nebo optických pulzů na straně druhé. Některé z objevů posledních desetiletí si už hledají cesty ve vývoji nových typů magnetických pamětí, jiné otvírají budoucí možnosti např. v zápise informace ultra-rychlými optickými záblesky nebo ve vývoji součástek pro umělé neuronové sítě.
prof. Tomáš Jungwirth, Ph.D.
Můžete laikovi přiblížit, co bylo cílem projektu?
Původní projekt navazoval na dřívější práce našeho týmu, kdy jsme spoluobjevili tzv. spinový Hallův jev. Kvantová relativistická fyzika v něm dává možnost během elektrického proudového pulzu dočasně zmagnetovat libovolný vodič, tedy i takový, který je vyrobený z nemagnetického materiálu. Později se ukázalo, že když je takový spinový Hallův vodič v kontaktu s magnetickým médiem, tak do něj dokáže elektricky zapsat data. Dnes je tento jev podstatou komerčního vývoje nového typu magnetických operačních pamětí s vysoce efektivním způsobem elektrického zápisu. Kromě této oblasti jsme v projektu zkoumali, jak obdobné principy zápisu rozšířit z elektrických pulzů do ultra-krátkých optických záblesků. A nakonec jsme i začali zkoumat, jak obdobné fyzikální jevy využít ke konstrukci magnetických pamětí založených místo feromagnetů na tzv. antiferomagnetech.
Ty se vyskytují mnohem častěji než feromagnety, ale zůstávaly téměř neprobádané a bez praktického využití. Sousední atomy v krystalu totiž mají své magnety orientované opačným směrem (odtud název antiferomagnet), takže navenek se takovéto magnetické uspořádání obtížně detekuje a ovládá. My jsme ukázali, že s pomocí kvantové relativistické fyziky to jde nakonec docela snadno, takže jsme mohli zkonstruovat i demonstrační prototyp antiferomagnetické paměti ovládané z počítače přes běžné USB rozhraní. Jednou z výhod takové paměti je odolnost vůči i velmi silným rušivým magnetickým polím. Další je pak o mnoho řádů vyšší rychlost zápisu a vlastnosti, které se blíží více neuronům v mozku než klasickým digitálním počítačovým součástkám. Tady už ale předbíhám do výsledků navazujícího projektu GAČR-EXPRO, který řešíme od roku 2019.
Laboratoř materiálů
Jak probíhala samotná práce na projektu?
Výzkum probíhal, a i dále probíhá, ve společné Laboratoři opto-spintroniky Fyzikálního ústavu Akademie věd a Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy s více než dvaceti vědci a studenty a také techniky, kteří pomáhají udržovat v chodu komplikovaná laboratorní vybavení. Ta zahrnují metody od přípravy samotných magnetických materiálů po jednotlivých atomových vrstvách a výroby součástek nanometrových rozměrů až po optické experimenty na časových škálách femtosekund. Důležitou součástí našeho týmu je i teoretická skupina pro výpočty materiálových vlastností a fyzikálních jevů z prvních principů a pro modelování spintronických součástek. Přestože tak „doma“ umíme realizovat celý řetězec prací od teoretické předpovědi až po realizaci experimentální součástky, tak velmi intenzivně spolupracujeme s dalšími skupinami v Česku i v zahraničí. Tyto spolupráce podporují mimo jiné evropské granty (např. dva granty Evropské výzkumné rady) nebo soukromé subjekty jako firma Hitachi nebo Nadační fond Neuron.
Potvrdily se předpoklady a cíle, se kterými jste do projektu šli?
Například oblast výzkumu antiferomagnetických pamětí byla v původním projektu jen okrajová. Výsledky nicméně vysoce předčily naše původní očekávání a obor se dnes již ve světě etabloval jako samostatná rychle se rozvíjející disciplína. To dokládá například pozvání přednést v roce 2018 plenární přednášky na třech nejvýznamnějších mezinárodních kongresech o magnetizmu v Asii, USA a Evropě a pozvání koordinovat přípravu speciálního vydání časopisu Nature Physics v roce 2018 k tématu antiferomagnetické spintroniky za účasti 24 předních světových pracovišť.
Laboratoř optiky
Jsou zjištěné informace nějak využitelné v praxi?
Jak jsem zmínil výše spinový Hallův jev, který jsme také v projektu dále studovali, je dnes již ve stádiu komerčního vývoje magnetických pamětí. Naše původní pozorování jevu je ale práce stará již více než patnáct let. Výzkum antiferomagnetické spintroniky je obor, který se teprve rodí, takže je obtížné odhadnout v jakém časovém rámci bychom se mohli dočkat prvních aplikací. Již dnes je ale součástí našeho týmu skupina inženýrů, kteří připravují testovací obvody pro případné budoucí aplikace. Ty by se ale již musely vyvíjet v mikroelektronických firmách, mezi kterými je např. Hitachi naším dlouhodobým partnerem jak ve výzkumu, tak i ve společné ochraně intelektuálního vlastnictví.
Budete zjištěné informace dále rozvíjet?
Výše už jsem naznačil pokračování našeho výzkumu se zaměřením na antiferomagnety v rámci projektu GAČR-EXPRO 2019-2023. Mezinárodní spolupráci v této oblasti pak rozvíjíme za podpory evropského grantu Horizon 2020 Future and Emerging Technologies, který koordinujeme a na kterém se účastní tři ústavy Maxe Plancka z Německa a dále univerzity z Německa a Velké Británie.
Na čem zajímavém aktuálně pracujete a co plánujete?
V krátké době nám vyjde článek v Nature Elektronics, kde ukazujeme zápis pomocí nového fyzikálního principu do antiferomagnetické součástky pomocí elektrických pulzů od mikrosekund po nanosekundy a také pomocí ultrakrátkého pulzu generovaného femtosekundovým laserem. Součástka má také zajímavé chování v závislosti na počtu, pořadí a časovém odstupu mezi zapisovacími pulzy, čímž připomíná vlastnosti neuronových sítí spíše než klasických digitálních součástek.
Petr Němec, Vít Novák, Tomáš Jungwirth
Jak jste spokojen se systémem GRIS a s ním spojenou administrativou?
V poslední době jsem nezaznamenal výpadky systému a obecně mi dnes podávání grantové přihlášky a grantových zpráv připadá obdobné, jako ve standardních zahraničních agenturách.
Poznámka: Na úvodním obrázku vidíte členy týmu Laboratoře materiálů.
Abychom poskytli co nejlepší služby, používáme k ukládání a/nebo přístupu k informacím o zařízení, technologie jako jsou soubory cookies. Souhlas s těmito technologiemi nám umožní zpracovávat údaje, jako je chování při procházení nebo jedinečná ID na tomto webu. Nesouhlas nebo odvolání souhlasu může nepříznivě ovlivnit určité vlastnosti a funkce.
Funkční
Vždy aktivní
Technické uložení nebo přístup je nezbytně nutný pro legitimní účel umožnění použití konkrétní služby, kterou si odběratel nebo uživatel výslovně vyžádal, nebo pouze za účelem provedení přenosu sdělení prostřednictvím sítě elektronických komunikací.
Předvolby
Technické uložení nebo přístup je nezbytný pro legitimní účel ukládání preferencí, které nejsou požadovány odběratelem nebo uživatelem.
Statistiky
Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro statistické účely.Technické uložení nebo přístup, který se používá výhradně pro anonymní statistické účely. Bez předvolání, dobrovolného plnění ze strany vašeho Poskytovatele internetových služeb nebo dalších záznamů od třetí strany nelze informace, uložené nebo získané pouze pro tento účel, obvykle použít k vaší identifikaci.
Marketing
Technické uložení nebo přístup je nutný k vytvoření uživatelských profilů za účelem zasílání reklamy nebo sledování uživatele na webových stránkách nebo několika webových stránkách pro podobné marketingové účely.
prof. Tomáš Jungwirth, Ph.D.
Laboratoř materiálů
Laboratoř optiky
Petr Němec, Vít Novák, Tomáš Jungwirth