Tlakové pole silně ovlivňuje intenzitu eroze a zvětrávání, zjistil tým vědců pod vedením Jiřího Bruthanse

Doc. RNDr. Jiří Bruthans, Ph.D. z Přírodovědecké fakulty Karlovy univerzity zkoumal vliv napětí daného gravitací na erozi pískovce. Jeho týmu se poprvé podařilo nasimulovat vznik dokonale vyvinutých skalních bran a modelovat vznik skalních útvarů v počítači. Získal za to Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2019.

Projekt se zabýval vlivem tlaku či napětí v hornině na zvětrání a erozi pískovce a vznikem skalních útvarů, jako jsou například skalní brány, převisy nebo skalní hodiny. Horninový tlak je přítomen v každé skále na Zemi, jeho vlivu na erozi a zvětrání však dosud nebyl přikládán význam. Fyzikální modelování s pískovcem z lomu Střeleč i s dalšími materiály z České republiky i zahraničí prokázalo, že tlakové pole silně ovlivňuje intenzitu eroze, solného a mrazového zvětrání, a je příčinou vzniku skalních útvarů.


Doc. RNDr. Jiří Bruthans, Ph.D. přebírá cenu od předsedkyně GA ČR
Doc. RNDr. Jiří Bruthans, Ph.D. přebírá cenu od předsedkyně GA ČR

Pískovcová skála je ve skutečnosti obrovský shluk pískových zrn, jež se vzájemně dotýkají a tlačí na sebe díky své vlastní váze a působení gravitace. Pokud v některé části skály odpadne blok či se vytvoří trhlina, tlak se změní v celém tělese. Celá pískovcová skála je tedy propojena tlakovým polem do jediného tělesa. Eroze je nejrychlejší tam, kde je pískovec stlačený málo. Zato tam, kde je tlak vysoký, je eroze příliš slabá, aby mohla skálu poškodit. Tlakové pole tak vlastně erozi řídí. Nechává ji odstranit zbytečnou zátěž, která nepřenáší žádnou váhu a jen ohrožuje stabilitu skalního tvaru. Přitom vysoký tlak drží pohromadě nosné prvky a brání tak erozi, aby je odstranila.

„K našemu objevu jsme se dostali v podstatě náhodou, když jsme v lomu Střeleč v Českém ráji, kde jsme zkoumali vznik kanálů vytvořených podzemní vodou, narazili na speciální druh pískovce, který okamžitě reaguje na vliv tlaku ve vodě. To, co bychom museli sledovat statisíce let, jsme schopni zviditelnit během pouhých desítek sekund či minut. Hlavním zjištěním v našem projektu je pochopení vlivu tlaků na vznik skalních bran. Výsledkem výzkumu je kromě fyzikálního modelování i nový numerický model, kde je eroze simulována v počítači. Ten umožňuje modelovat i složitější skalní útvary,“ říká Jiří Bruthans.


Doc. RNDr. Jiří Bruthans, Ph.D. na předávání cen předsedkyně GA ČR
Doc. RNDr. Jiří Bruthans, Ph.D. na předávání cen předsedkyně GA ČR

Výzkum probíhal nejen v České republice, ale také v zahraničí: na Stolových horách v Jižní Africe, v jordánské Petře a na Koloradské plošině v USA. Výsledky projektu byly publikovány v prestižních magazínech, například v časopise Geology.

V současnosti začínáme zkoumat vliv tlaku na erozní a zvětrávací procesy u jiných materiálů než u pískovce a zabýváme se také dalšími fyzikálními poli, které ovlivňují zvětrání. Jde například o vliv hydraulického pole čili pole vlhkosti, v hornině na to, kde budou deponovány například sole a kde bude docházet k solnému zvětrání u soch nebo přírodních útvarů. Tyhle procesy jsou velmi málo studovány a málo se o nich ví. Dochází tam k velmi složitým interakcím, které je třeba prostudovat, aby se tomu fenoménu lépe rozumělo,“ popisuje budoucnost Jiří Bruthans.

Zdeněk Sofer zkoumal využití iontových svazků pro modifikace struktur založených na grafenu

Doc. Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D. z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze se ve svém projektu zabýval dvoudimenzionálními materiály a možnostmi jejich strukturních a chemických modifikací pomocí iontových svazků. Tyto materiály mají řadu dalších aplikačních využití jako je flexibilní elektronika, superkapacitory a mnohé další. Týmu Zdeňka Sofera se v rámci projektu také podařilo syntetizovat absolutně čistý grafen bez přítomnosti jakýchkoliv kovových nečistot a tím prokázat jejich zásadní vliv na elekrokatalytické vlastnosti grafenu. Výsledky výzkumu byly publikovány v 55 impaktovaných časopisech jako například ACS Nano a Angewandte Chemie a měly mimořádný citační ohlas. Za svůj projekt získal Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2019.

Interakce s vysokoenergetickými ionty vede k vytváření strukturních a chemických změn v ozařovaném materiálu. Například u folií na bázi oxidu grafenu dochází k rozkladu kyslíkatých funkčních skupin, což je doprovázeno výrazným zvýšením elektrické vodivosti. Použitím lokalizovaného ozařování tzv. iontové mikrosondy bylo možné vytvářet komplexní vodivé struktury na flexibilní nevodivé folii oxidu grafenu pro nejrůznější aplikace ve flexibilní elektronice.


Doc. Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D. na předávání cen předsedkyně GA ČR
Doc. Ing. Zdeněk Sofer, Ph.D. na předávání cen předsedkyně GA ČR

„V rámci projektu jsme také řešili interakce iontových svazků s vrstevnatými chalkogenidy, kde byl pozorován nárůst katalytické aktivity v důsledku vzniku katalyticky aktivních defektů na povrchu materiálu. Při řešení projektu bylo syntetizováno množství nových derivátů grafenu i jiných dvoudimenzionálních materiálů,“ říká Zdeněk Sofer.

2D materiály, jako je například grafen, mají řadu unikátních vlastností. V jedné rovině mají silné kovalentní vazby, mezi jednotlivými rovinami jsou však velmi slabé elektrostatické interakce. Díky tomu je možné tyto materiály postupně ztenčovat.

„Krásným názorným příkladem 2D materiálu je například obyčejná slída, která má velmi pevné vazby v jednotlivých rovinách, ale tyto roviny je možné poměrně snadno od sebe oddělit a separovat. Když tento proces budeme opakovat mnohokrát, tak postupně dojdeme až na jednu atomární rovinu tohoto materiálu,“ popisuje Zdeněk Sofer. „Na rozdíl od slídy má ale grafen mnoho unikátních vlastností jako je například jeho elektrická vodivost nebo mechanická pevnost, která umožňuje, že grafen, který získáme na měděném substrátu depozičním zařízením, jsme pak schopni přenést na křemíkové substráty, aniž bychom tu monoatomární vrstvu v řádové velikosti jednotek centimetrů výrazným způsobem narušili.“


Zdeněk Sofer přebírá cenu z rukou předsedkyně GA ČR
Zdeněk Sofer přebírá cenu z rukou předsedkyně GA ČR

Tímto způsobem je možné získávat v podobě monovrstev velké množství dalších materiálů, které na rozdíl od grafenu mohou být izolátory nebo polovodiče s širokým zakázaným pásmem. Jejich aplikace pak mohou sloužit k uchovávání energie, v mikroelektronice, v optoelektronice, cíleném doručování léčiv nebo katalýze.

„Naším výchozím materiálem pro přípravu grafenu je nejčastěji obyčejný grafit. Z obyčejného grafitu můžeme dospět ke grafenu například mechanickou exfoliací, kde lze použít dokonce obyčejný kuchyňský mixér, pokud máte vhodné sulfaktanty. Další z možných cest jsou chemické oxidace. Výchozí grafit je oxidován v prostředí silných kyselin a oxidačních činidel. Tím získáváme takzvaný oxid grafitu, který již velmi snadno rozbijeme na jeho jednotlivé monovrstvy, které je pak možné následně uspořádávat například obyčejnou filtrací do podoby flexibilních poměrně mechanicky stabilních membrán, které mají díky své chemické struktuře na rozdíl od grafenu vlastnosti elektricky izolační,“ vysvětluje Zdeněk Sofer.

Kromě grafitu existuje další obrovské velmi široké spektrum dalších dvoudimenzionálních materiálů, jako je například černý fosfor termodynamicky nejstabilnější alotropická forma fosforu, která je ale také nejobtížněji připravitelná.

Cenu za špičkový výzkum získali chemik Zdeněk Sofer, geolog Jiří Bruthans, zoolog Robert Černý, lékař a biolog Marek Mráz a sociolog Václav Štětka

Cenu předsedkyně Grantové agentury České republiky 2019 získalo pět řešitelů nejlepších projektů základního výzkumu. Na rozdíl od loňského roku, kdy byla mezi oceněnými jedna žena, ovládli letošní rok samí muži.

Zdeněk Sofer uspěl s projektem zkoumající použití iontových svazků pro modifikace struktur založených na grafenu. Jiří Bruthans zkoumal vliv napětí daného gravitací na erozi pískovce. Dalším oceněným je Marek Mráz s projektem zaměřeným na studium regulace signalizační dráhy B-buněčného receptoru prostřednictvím microRNA. Další laureát, Václav Štětka, analyzoval roli sociálních médií v transformaci politické komunikace a občanské participace v ČR. Posledním oceněným je Robert Černý. Ten se zaměřil na oro-faryngeální rozhraní ve vývoji úst obratlovců. O vítězích rozhodlo předsednictvo Grantové agentury České republiky v konkurenci dalších desítek projektů.

„V letošním roce byl výběr nejlepších projektů opět mimořádně obtížný. S úkolem zvolit mezi desítkami projektů těch několik nejlepších se potýkáme každý rok. Na druhé straně je to ale dobrá zpráva o tom, jaké skvělé vědce naše země má. Oceněným blahopřeji, jejich projekty byly skutečně excelentní,“ uvedla předsedkyně Grantové agentury Alice Valkárová.


Předsednictvo GA ČR a ocenění laureáti
Předsednictvo GA ČR a ocenění laureáti

Cena předsedkyně GA ČR se uděluje již od roku 2003. Od té doby bylo za mimořádné výsledky při řešení grantových projektů v oblasti základního výzkumu podporovaných GA ČR rozdáno celkem 69 ocenění. Pět nyní oceněných projektů bylo na základě návrhů příslušných oborových komisí vybráno z celkem 448 projektů ukončených v minulém roce. O konečném výběru projektů určených k získání Ceny předsedkyně GA ČR pak rozhodlo v dubnu letošního roku předsednictvo Grantové agentury České republiky.

Cena je udělována za mimořádné výsledky při řešení grantových projektů v oblasti základního výzkumu podporovaných Grantovou agenturou ČR. Jejich předání je spojeno s finanční odměnou pro řešitele projektů a jejich spolupracovníky. Každým rokem může být oceněno čtyři až pět řešitelů, jejichž projekty ukončené v předchozím roce byly odbornými poradními orgány agentury vyhodnoceny jako vynikající a získaly doporučení k ocenění.

 

Reportáže z České televize:
Události
Studio ČT24
Věda 24

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Největší potenciál pro využití magnetické tvarové paměti je v medicíně

„Heuslerovy slitiny vykazující jev magnetické tvarové paměti a příbuzné jevy“. Tak se jmenoval projekt Grantové agentury České republiky, na kterém v letech 2011–2015 pracoval tým pod vedením doktora Olega Heczka z Fyzikálního ústavu Akademie věd. Dosažené výsledky projektu byly hodnoceny jako mimořádně úspěšné. Publikační výstup představuje 30 kvalitních, často hojně citovaných publikací, a to většinou v periodikách s vysokým impakt faktorem. Zahrnuje také 12 příspěvků do sborníků významných mezinárodních konferencí, na kterých byly v deseti případech prezentovány přímo přednáškou řešitele. Výsledkem projektu je i vznik odborného týmu, který je respektován mezinárodní komunitou materiálové vědy.

Hlavním přínosem projektu Heuslerovy slitiny vykazující jev magnetické tvarové paměti a příbuzné jevy je objev dvou typů hranic dvojčatění a jejich výrazně odlišného fyzikálního chování. Slovo objev je v tomto případě zcela namístě, protože se nejedná o pouhou klasifikaci dvou různých typů, ale o přímé pozorování zvláště hranic s extrémní pohyblivostí. „Toto zjištění je důležité především proto, že pohyb těchto hranic indukovaný magnetickým polem, je základem jevu magnetické tvarové paměti. Objev přináší posun v porozumění tohoto jevu a obecně elastickému chování fáze, která se označuje jako martenzit. Ukazuje se tak možnost připravit materiály s extrémně pohyblivými hranicemi dvojčatění, navíc jen slabě závislými na teplotě. To otevírá nové možnosti pro budoucí aplikace takových materiálů,“ říká Oleg Heczko.

Dalším významným výsledkem projektu jsou nové informace týkající se vývoje elastických vlastností, které podmiňují existenci bezdifúzní martenzitické transformace v různých materiálech. Ukázalo se, že běžně přijímaná podmínka anomálního měknutí elastických smykových modulů není podmínkou úplně nutnou. Je zřejmé, že výsledky řešení projektu jsou přínosné nejen pro obor technických věd, ale mají i významný přesah do fyziky, tedy do věd o neživé přírodě.

U optického mikroskopu s modelem Heuslerovy slitiny, Oleg Heczko a studentka gymnázia v Zďáru nad Sázavou navštěvující FZÚ v rámci programu Otevřená věda

U optického mikroskopu s modelem Heuslerovy slitiny, Oleg Heczko a studentka gymnázia v Zďáru nad Sázavou navštěvující FZÚ v rámci programu Otevřená věda.

Náhodné setkání ve vlaku
„Moje cesta k tématu magnetické tvarové paměti začala vlastně náhodou, a to již za socialismu. Sestra tehdy náhodou ve vlaku potkala Fina, který ztratil dokument potřebný pro odjezd z České republiky. Než mu vystavili nový, bydlel tři týdny u nás doma. Právě v této době vznikla moje vazba na Finsko, kam jsem se následně dostal po roce 1992 po ukončení základního studia na MFF UK. Kromě toho, že jsem si tam našel manželku, tak po různých dalších peripetiích, doktorátu na MFF a postdoktorskémpobytu v Manchestru ve Spojeném Království, jsem se dostal ke Kari Ullakkovi, relativně mladému výzkumníkovi na Helsinské technické universitě. Ten v rámci svého pobytu na MIT v USA objevil jev magnetické tvarové paměti. Zjistil, že magnetické pole může způsobovat reorientace krystalové struktury. Nikdo předtím netušil, že je to možné. Je to nové paradigma deformace v magnetickém poli. Ve fyzice jde o nový obor, nebylo to jen vylepšení něčeho stávajícího,“ vysvětluje Oleg Heczko.

Co je magnetická tvarová paměť?
„Když se to snažím přiblížit laikovi, říkám, představte si, že máte nárazník z Heuslerovy slitiny. Ten zdeformujete tím, že se třeba nešťastně opřete o patník. On se celý zdeformuje, a jak ho pak opravíte? Přijedete do servisu, tam aplikují magnetické pole a nárazník se narovná do původního stavu a vy můžete jet pryč. Jako by si pamatoval ten původní tvar,“ doplňuje Oleg Heczko.

U elektronového mikroskopu v usilí identifikovat hranice dvojčatění

U elektronového mikroskopu v usilí identifikovat hranice dvojčatění

Heuslerovy slitiny
Abychom byli úplní, je důležité ještě dovysvětlit, co jsou Heuslerovy slitiny, protože ty jsou s pojmem magnetické tvarové paměti významně spojeny. Jejich zajímavost spočívá především v tom, že ačkoliv dle původní definice neobsahují jedinou feromagnetickou látku, jako celek vykazují feromagnetické vlastnosti. Tato rozsáhlá skupina čítající asi 1500 látek se dále dělí na dvě podskupiny. V prvním případě hovoříme o úplných Heuslerových slitinách, ve druhém o polovičních Heuslerových slitinách. Ale jen některé z nich vykazují takzvanou martensitickou transformaci a dvojčatění, které jsou základní podmínkou pro jev magnetické tvarové paměti.

Jak je možné využít magnetickou tvarovou paměť v praxi?
Hlavní idea využití jevu magnetické tvarové paměti je v tom, že materiál nahradí stroj. „Představte si šicí stroj. Je tam jehla, která se pohybuje, jsou tam různé převodníky, spousta koleček a převodů, které se různě mění atd. Místo všech těchto převodů a součástek tam bude jeden kus toho našeho materiálu a jedna cívka a materiál se bude zkracovat a prodlužovat podle frekvence proudu, který se do cívky pustí, a tím pohybovat jehlou dle našeho přání,“ popisuje Oleg Heczko.

Soubor hranic dvojčatění typu II, vertikální linie. Optický mikroskop, Nomarského kontrast, velikost strany obrázku přibližně 0.2mm

Soubor hranic dvojčatění typu II, vertikální linie. Optický mikroskop, Nomarského kontrast, velikost strany obrázku přibližně 0.2mm.

Největší potenciál je v medicíně. Magnetické pole dokáže působit přes překážku, například skrze kůži či organickou membránu apod. Abychom nemuseli do lidského dělat otvory, umisťovat dráty apod., stačí voperovat kus nějakého vhodného materiálu a zvenku jím manipulovat pomocí působení magnetického pole. První aplikace, která je tomu asi nejblíž, jsou nanopumpy, které obsahují permanentní magnet a umožňují „dopravovat“ určitou látku například do mozku.

Cesta (zdaleka) nekončí
Na začátku si tým pod vedením Olega Heczka definoval dva hlavní úkoly: 1) co nejlépe pochopit původ jevu magnetické tvarové paměti, b) najít materiály lepší než ty stávající tak, aby byly schopny fungovat ve vyšších teplotách. Například v automobilovém průmyslu je to aspoň 150 °C. „Díky pětiletému projektu podporovanému a financovanému Grantovou agenturou České republiky jsme v bádání magnetické tvarové paměti postoupili zase o kus dál. Stále je ale hodně věcí neprobádaných, otázky spíše přibývají a cesta zdaleka nekončí,“ uzavírá Oleg Heczko.

Zjemňování dvojčatění před fázovým rozhraním austenit-martensit. Zdvojčatělá mikrostruktura v martensitu je tvořena směsí typů hranic dvojčatění. Optický mikroskop, Nomarského kontrast, velikost strany obrázku přibližně 1 mm.

Zjemňování dvojčatění před fázovým rozhraním austenit-martensit. Zdvojčatělá mikrostruktura v martensitu je tvořena směsí typů hranic dvojčatění. Optický mikroskop, Nomarského kontrast, velikost strany obrázku přibližně 1 mm.

 

Foto: Archiv Olega Heczka

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Ženy ve vědě a výzkumu: Alice Valkárová

„V době komunistické vlády byla rovná práva a příležitosti pro ženy jen proklamací. Tvrdilo se sice, že ženy mohou zastávat jakoukoliv práci, ale myslelo se tím, že mají třeba jezdit na traktorech nebo obsluhovat jeřáby. Věda a vedoucí pozice jejich oblastí moc nebyly. Dnes je to už jiné.“

Projekty základního výzkumu, které mohou získat veřejnou finanční podporu, hodnotí v Grantové agentuře ČR více než 400 odborníků. Mezi nimi je 22 % žen. Konečné slovo tady nakonec má ale jen pětičlenný orgán a tomu předsedá úspěšná česká vědkyně Alice Valkárová.

V posledních letech se na řídicích pozicích ve vědě a výzkumu u nás konečně objevuje více žen. Tak například Akademii věd ČR řídí od roku 2017 Eva Zažímalová – dřívější ředitelka Ústavu experimentální botaniky. Zmíněná Grantová agentura vyhlašuje každoročně veřejné soutěže, v nichž mohou vědci a vědkyně působící v České republice na projekty v základním výzkumu získat finance. Posuzování projektů tu probíhá v několika stupních. Poslední z nich tvoří pětičlenné předsednictvo a od roku 2016 stojí v jeho čele částicová fyzička Alice Valkárová. Ona sama má za sebou velmi úspěšnou vědeckou kariéru, jejíž značná část je spojena s německým Hamburkem, kde pracovala na experimentálním zařízení H1.

Vědkyně šéfují i velmi známým organizacím ve světě. Každý asi už zná Elona Muska, který mimo jiné založil společnost Virgin Hyperloop One. Ta se zabývá technologií transportu a ve své řídicí radě má viceprezidentku Anitu Sengupta. Tato žena dříve vyvíjela nosnou raketu pro Boeing a pracovala také na padáku, který zbrzdil vozítko Curiosity při přistání na Marsu. A stejně tak i Evropskou organizaci pro jaderný výzkum (CERN v Ženevě) řídí od roku 2016 žena. Je to – stejně jako Alice Valkárová – částicová fyzička, Fabiola Gianotti, která byla v době objevení Higgsova bosonu lídryní a mluvčí experimentu Atlas. Je to první žena na pozici generální ředitelky CERNu.

Zastoupení žen ve vědě je ale podle statistik stále nízké – v České republice bylo v roce 2012 jen 28 % výzkumnic. V západní Evropě je situace překvapivě ještě horší. Naopak mnohem lépe jsou na tom v Litvě, Bulharsku nebo na Slovensku. Alice Valkárové jsem se proto ze všeho nejdříve zeptala na to, jak situaci vidí ona sama:

Máte pravdu, ale zlepšuje se to, mladých žen je ve vědě víc. Možná je to proto, že už není tak velký společenský tlak, aby byly mámy s dětmi doma. Když jsem po roce 1989 přijela do Německa, zdejší matky nám záviděly množství mateřských školek. Česká republika je ale na druhé straně teď se svou tříletou nebo čtyřletou rodičovskou pauzou výjimečná.

A jak by mohla mladým vědkyním ještě pomoci Grantová agentura?

Grantová agentura své požadavky na juniorské řešitele projektů už dál snížit nemůže. Začínající excelentní vědkyně a vědci by byli sami proti sobě, kdyby po získání doktorátu nevyjížděli na stáže do zahraničí. Stáž může ale trvat i jen 6 měsíců a dokonce může být rozdělena na 2 tříměsíční celky. Chápeme, že studium je dlouhé a někdy ho přeruší i založení rodiny nebo něco jiného. Na to ale myslíme také, takže neřešíme, v kolika letech výzkumníci studium dokončili. Místo toho nás zajímá, kolik let uplynulo od získání jejich doktorského titulu. Můžeme tak podle jejich práce v týmech zkušených vědců lépe odhadnout, zda budou schopni sestavit svůj vlastní tým. Záleží nám na tom, jestli má jejich projekt šanci přijít s výbornými výsledky.

Proč je vlastně pořád málo žen v technických vědách, v matematice, ve fyzice, geofyzice nebo astronomii?

Protože holky nebaví matika a fyzika… Ne, vážně. Ženy a muži jsou opravdu rozdílní. Třeba sexuální zločiny páchají většinou muži. To, že jsou mezi muži a ženami rozdíly, je přirozený stav. A samozřejmě existují výjimky. Pravda ale je, že propagace vědy přispívá ke zvýšení zájmu i u děvčat.

A jak to bylo s vámi? Měla jste inspirativní učitelku fyziky?

Ale vůbec ne, já měla strašné učitele. Na gymplu jsem chtěla udělat dobrý dojem a náš učitel fyziky byl takový postrach, tak jsem si řekla, že mu ukážu, že opravdu nejsem hloupá. Dobře porozumět fyzice jsem tedy chápala jako výzvu.

Co vás tedy přivedlo k částicové fyzice? Co bylo tou motivací?

Mě k tomu přivedl zájem o hvězdy, o astronomii. Pochopila jsem, že bez znalostí fyziky to nepůjde a tak to celé začalo. Hodně mě podporoval můj tatínek, on byl takový renesanční člověk, uměl šest jazyků. Byl to vystudovaný právník, ale v padesátých letech pracoval ve slévárně. O všechno se zajímal, chodil často do vědecké knihovny, kupoval mi knížky, a když viděl, že mě zajímá astronomie, sestrojili jsme si dalekohled. Maminka byla docela obyčejná pokladní v obchodě. Myslela si, že bych měla zůstat doma v Ostravě a jít na pedagogickou fakultu. Tu jsme dokonce měli přes ulici. Já ale nechtěla být učitelkou, musela jsem do Prahy na Matfyz. Byla jsem odhodlaná a nikdo mě od toho neodrazoval.

Slyšela jsem, že v Praze na strojní fakultě ČVUT jsou dívky tak vzácné, že se jim vyučující prý snaží víc věnovat. Setkala jste se vy osobně někdy s diskriminací kvůli pohlaví? Čekala bych, že možná spíš s tou negativní?

Já jsem to moc nevnímala. Spíš to bylo tak, že když se zdálo, že jsem dobrá, tak mi profesoři pomáhali. Pravda ale je, že jsem po skončení studia na Matematicko-fyzikální fakultě UK dva roky pracovala jen jako stážistka a pořád jsem nemohla sehnat stálé místo. A přitom moje diplomová práce vyšla v prestižním vědeckém časopise Nuclear Physics. Po roce 1968 byla situace v české vědě zoufalá. Nesmělo se do zahraničí, věda stagnovala, lidé neměli uplatnění. Profesor Úlehla mi tehdy slíbil, že dostanu místo, když pojedu na 3 roky do Spojeného ústavu jaderných výzkumů do sovětské Dubny, kde budu pracovat na experimentu s dalšími vědci nejenom ze zemí východního bloku. A nějaká pozitivní diskriminace tam byla – cizinci měli výhodu, např. nedostatkové potraviny mohli kupovat ve speciálních obchodech.

Předsedkyně GA ČR Alice Valkárová

V Dubně jste nakonec zůstala 7 let. Proč vlastně? Byla tam tak zajímavá práce?

To taky. Obhájila jsem tam titul CSc, což tam trvalo déle, ale taky tam měli (v roce 1973) největší protonový urychlovač na světě. Stejně ale sovětská věda zaostávala, všechno ostatní tam bylo hrozně pomalé. V Dubně jsem se taky seznámila se svým prvním manželem a narodila se nám dcera. Manžel byl z Košic a po skončení projektu jsem dostala nabídku pracovat v Ústavu experimentálnej fyziky AV právě v Košicích. Když mi ale řekli, že bych se tam měla věnovat biofyzice, odmítla jsem a napsala profesoru Úlehlovi, že chci zpátky do Prahy.

Byla jste mladá vědkyně s dítětem. Jaké to tehdy bylo? Jak se vlastně dá spojit vědecká práce s pečováním o dítě?

Přiznávám, že těžko. V Sovětském svazu navíc selhávala infrastruktura všeho druhu. Pár týdnů jsem zůstala u rodičů v Ostravě, ale potom jsem měla pocit, že když jsem byla „vyslaná“, měla bych pracovat. Tak jsme zase odcestovali do Dubny. Zkoušeli jsme jesle i chůvu, ale nakonec bylo lepší, když mi pomáhali rodiče. Nějaký čas zůstali s námi a potom s holčičkou zase odjeli do Ostravy, různě jsme to střídali. Když začala chodit do školky, byla často nemocná. Výhodou naší práce bylo, že jsme ani já, ani můj manžel neměli fixní pracovní dobu a část práce se dala dělat i doma.

Tak mě napadá, že tenkrát taky byla složitější komunikace. Jak vlastně vědci spolupracovali, když ještě nebyl internet?

(smích) No… dneska už si to ani nedovedeme představit. E-mail jsme začali v Hamburku používat asi v roce 1990. To bylo úžasné zrychlení komunikace. Když jsem pracovala na experimentu v Rusku, tak se všechno dělalo na místě. Byli tam zapojeni vědci z Prahy, Košic a z Helsinek. Data se ukládala na magnetické pásky, které se musely distribuovat fyzicky, scházeli jsme se na poradách a vytvářeli společné publikace. V ústavu byla dobře zásobená knihovna.

A jak vypadá takový pracovní den vědců, jejichž oborem je fyzika?

To záleží na tom, jaké oblasti se věnujete. Můj manžel je teoretický jaderný fyzik. Píše vzorce a mohl by pracovat i doma, ale dává přednost své skupině spolupracovníků. Ty má i v zahraničí, dnes to není žádný problém. Jiní fyzikové pracují na experimentech v laboratořích. Já sama jsem pracovala už od studií na počítačích, tehdy byly ještě oproti dnešním obrovské a pro zadávání dat se používaly děrné štítky. V Hamburku bylo mým úkolem naprogramovat prostředí, potom se nabírala data, teprve pak jsem se mohla účastnit vyhodnocení výsledků a psaní publikací.

Dnes je věda globalizovaná a vědci mají – i díky internetu – přístup k výsledkům výzkumů svých kolegů po celém světě. Vraťme se ale ještě zpátky do doby, kdy Východ od Západu oddělovala „železná opona“. Už jsme zmínily, že třeba z Československa vědci po roce 1968 za oponu nemohli. Jak na tom tedy byla věda ve Východním bloku? Držela krok s tou západní? Věděli jste o sobě navzájem?

Ona ta železná opona byla taková polopropustná. My jsme věděli, co dělají na Západě, sledovali jsme jejich výsledky výzkumu. Oni o nás naopak moc nevěděli. Když jsme v roce 1986 přijeli na konferenci do Rakouska, všichni se tam mezi sebou znali a my byli tak trochu stranou. Jinak ale v Sovětském svazu byla spousta velmi dobrých vědců. Tehdy ve Spojeném ústavu jaderných výzkumů v Dubně působili i nositelé Nobelovy ceny. Hodně talentovaných lidí potom po rozpadu Východního bloku odešlo na Západ.

Teď pracujete v Grantové agentuře ČR. Cesta sem vedla také přes práci na projektech v zahraničí, předsednictví v České fyzikální společnosti a práci v hodnoticích panelech European Research Council. Máte spoustu zkušeností, ale může jadernou fyzičku bavit organizace a vytváření podmínek pro českou vědu?

Ano a dokonce to přišlo v pravou chvíli. Já jsem vlastně celý svůj profesní život prožila jako zaměstnanec Matematicko-fyzikální fakulty Univerzity Karlovy. Byla jsem tedy vyslaná do Dubny a potom do Hamburku, ale pořád jsem pracovala na Matfyzu. V Hamburku jsem 20 let pracovala ve výzkumném centru DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), na experimentu H1 na collideru elektronů a protonů HERA, tam se mi opravdu líbilo. Na experimentu v Dubně měla výzkumná skupina 20 členů, ale v DESY bylo v našem týmu asi 300 lidí. Jenomže dříve se programovalo v jazyce Fortran (programovací jazyk navržený firmou IBM pro vědecké výpočty a numerické aplikace, pozn. red.) a dnes se už používá C++. Na matfyzu jsem vedla studenty, kteří analýzu prováděli, a společně jsme pak pracovali s výsledky. Vlastně jsem tam v posledních letech pracovala hlavně jejich prostřednictvím. Když experiment skončil a mí studenti obhájili tituly, přemýšlela jsem, co teď budu dělat. Asi mám v životě štěstí – a to se už potvrdilo víckrát. Měla jsem s hodnocením projektů už dlouhé roky zkušeností nejenom v české Grantové agentuře, ale taky v evropském ERC (European Research Council), a dostala jsem šanci.

Ani v Grantové agentuře ale v panelech, kde se projekty hodnotí, není mnoho žen. Mezi 415 hodnotiteli je jich tu jen 22 procent.

Vidíte, čekala jsem, že alespoň společenské a humanitní vědy nám to zastoupení žen v panelech zvýší, ale ani tam jich není tolik. Nedávno jsem byla na schůzi Mezinárodní rady pro vědu, vývoj a inovace a byla jsem tam opět jediná žena. Myslím ale, že postupně se to zlepšuje. V době komunistické vlády byla rovná práva a příležitosti pro ženy jen proklamací. Tvrdilo se sice, že ženy mohou zastávat jakoukoliv práci, ale myslelo se tím, že mají třeba jezdit na traktorech nebo obsluhovat jeřáby. Věda a vedoucí pozice jejich oblastí moc nebyly. Dnes je to už jiné.

VIZITKA

Alice Valkárová (*1947) vystudovala jadernou fyziku na Matematicko-fyzikální fakultě Univerzity Karlovy, kde také od roku 1970 působila. Předmětem jejího zkoumání byly interakce částic při velmi vysokých energiích a procesy při jejich srážkách. Podílela se na stavbě experimentálního zařízení H1 budovaného na urychlovači protonů a elektronů HERA v Hamburku. Je autorkou nebo spoluautorkou 272 původních vědeckých prací a více než 10300 citací. Od roku 2014 je místopředsedkyní České fyzikální společnosti a od roku 2016 předsedkyní Grantové agentury ČR. Je laureátkou Ceny Milady Paulové za rok 2015. Tato cena je udělována vědkyním jako ocenění za jejich badatelskou práci.

Rozhovor připravila Blanka Boboková.

Foto: FWF/Ranger, archiv Alice Valkárové

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

GA ČR zakládajícím členem CEUS – Central European Science Partnership

V pondělí 17. 6. 2019 nejvyšší představitelé GA ČR, FWF (Rakousko), NCN (Polsko) a ARRS (Slovinsko) slavnostně podepsali „CEUS – Central European Science Partnership“ Lead Agency Agreement: Memorandum of Understanding on the unilateral administration and mutual recognition of evaluation procedures“. Tato nová spolupráce umožní vědcům z České republiky, Rakouska, Polska a Slovinska realizovat vědecké projekty s novými zahraničními partnery na principu hodnocení Lead Agency, který patří z důvodu snížení administrativních zátěže ke stále častěji preferovaným formám spolupráce mezi zahraničními agenturami podporujícími základní výzkum. V rámci CEUS iniciativy na podporu základního výzkumu v regionu střední Evropy bude vědcům nově umožněno podávat bilaterální a také trilaterální návrhy projektů na principu LA.

Zástupci zúčastněných organizací
Zástupci zúčastněných organizací

Aktuálními plány GA ČR je vyhlásit už během příštího roku první výzvu v rámci nové iniciativy. Na konci června letošního roku schválila Rada pro vědu, výzkum a inovace nový materiál, který umožňuje agentuře vyhlašovat multilaterální projekty na principu hodnocení Lead Agency. Nyní agentura materiál předloží ke schválení vládě.

Foto: FWF/Ranger (www.klausranger.at)

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Zveřejněny protokoly hodnocení závěrečných zpráv

Vážení řešitelé, v aplikaci pro podávání a správu grantových projektů (GRIS) byly zveřejněny protokoly hodnocení závěrečných zpráv. Hodnocení najdete v detailu projektu v záložce „Progress Reports, Final Reports“ na řádku závěrečné zprávy za rok 2018 ve sloupci „Protocol (Public)“.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Hudbou budoucnosti jsou pohyblivé čočky a zrcadla, které dokáží měnit své zobrazovací vlastnosti

Aktivní membránové optické prvky na bázi kapalin. Tak se jmenoval projekt, na kterém po dobu tří let pracoval tým pod vedením profesora Antonína Mikše z pražského ČVUT. Projekt byl zaměřen na analýzu, modelování a měření deformace membránových prvků, výzkum optimálních materiálu pro vývoj membránových kapalinových čoček, analýzu optického návrhu s takovýmito prvky a experimentální charakterizaci fyzikálních parametrů aktivních membránových čoček.

Téma projektu nebylo vybráno náhodou. Jde o aktuální problematiku, která je velmi zajímavá a následně též aplikovatelná v praxi ve vývoji budoucích optických systémů a přístrojů, kde mohou aktivní optické prvky principiálně nahradit celou řadu složitých klasických systémů vzhledem k nižším výrobním nákladům, rychlejší změně optických parametrů a možnosti miniaturizace.

Čočky a zrcadla, které se hýbou.
Klasické optické prvky, například čočky a zrcadla, které každý zná z přístrojů jako je fotoaparát, mikroskop nebo dalekohled, mají neproměnné optické a geometrické vlastnosti. V současné době jsou ale zkoumány a mnohdy již i vyráběny optické prvky, které mohou svoje optické a geometrické vlastnosti řízeně měnit, což se jeví jako velice výhodné pro mnohé aplikace,“ přibližuje téma projektu jeden ze členů řešitelského týmu profesor Jiří Novák. „Lze tak například mít jednoduchou čočku, která umožňuje elektronicky plynule přeostřovat na různé vzdálenosti, nebo naopak zrcadlo, které mění řízeným způsobem svůj tvar. Jedním z takových prvků jsou čočky, jež mají jako jednu nebo obě optické plochy elastickou deformovatelnou membránu, která mění svůj tvar v důsledku změny tlaku kapaliny uvnitř čočky. Změnou tlaku kapaliny uvnitř čočky lze tak ovládat zakřivení ploch čočky a její zobrazovací vlastnosti.“

Teoretická analýza a počítačové modelování
Práce na projektu byla rozdělena částečně na teoretickou analýzu a počítačové modelování dané problematiky mechanických a optických vlastností membránových optických prvků a na experimentální práci při ověřování dané problematiky v laboratoři. Společně s Ústavem makromolekulární chemie Akademie věd ČR probíhala spolupráce při vývoji a testování materiálů pro experimentální výrobu elastických membrán.

V rámci teoretické analýzy a modelování byly rozvinuty metody popisu a numerického výpočtu deformací membránových optických prvků a byly vyvinuty některé algoritmy a výpočetní metody pro návrh a analýzu optických soustav s optickými prvky s plynule proměnnými optickými vlastnostmi. V rámci experimentální části projektu byly vyvinuty laboratorní modely zařízení s membránovými prvky pro ověřování teoretických poznatků a charakterizaci membránových optických prvků.

Hlavní výzvou pro nás asi bylo rozvinutí teorie a návrh matematických modelů pro přesný výpočet deformací tenkých elastických membránových prvků, která nebyla pro dané účely dostatečně dobře rozvinuta. Taktéž byly vyvinuty nové metody umožňující primární návrh zoom optických soustav s aktivními optickými čočkami,“ říká profesor Novák.

Využití v praxi? Ano!
Jak mohou být získané poznatky využity v praxi? Mohou být aplikovány při vývoji a aplikacích membránových optických prvků a hybridních optických soustav s takovýmito prvky. Od doby skončení projektu se objevil již celkem velký počet vědeckovýzkumných i komerčních aplikací, které používají například membránové kapalinové čočky. Vlastnosti komerčně vyráběných membránových čoček jsou však stále dosti omezené. Nicméně lze předpokládat, že do budoucna se jejich vlastnosti zlepší, což přispěje k významnějšímu počtu aplikací i v komerční sféře.

Cíle splněny na více než 100 %
Řešitelský tým profesora Mikše dokázal splnit cíle projektu vrchovatě. Posunul rozvoj problematiky teoretické analýzy, popisu a modelování mechanických, optických a materiálových vlastností optických membránových prvků a návrhu hybridních optických soustav s takovými prvky v celosvětovém měřítku. Důkazem je i 15 publikací v impaktovaných zahraničních časopisech, které jsou pravidelně citovány. K úspěchu projektu také přispěla Grantová agentura České republiky. „Bez podpory GA ČR by se náš vědecký tým touto problematikou též zabýval, nicméně určitě ne tak intenzivně a nemohl by provádět experimentální část práce,“ doplňuje profesor Jiří Novák.

profesor Antonín Mikš a profesor Jiří Novák

profesor Antonín Mikš a profesor Jiří Novák

Cesta nekončí, pokračujeme dál.
V současné době pokračuje tým profesora Mikše v základním výzkumu netradičních optických prvků a možnosti jejich využití v návrhu nových typů optických zobrazovacích a měřicích soustav, které do značné míry mohou změnit optické a optoelektronické systémy budoucnosti. Též spolupracuje na projektech aplikovaného výzkumu a vývoje v oblasti návrhu, konstrukce, výroby a kontroly vysoce precizních optických zobrazovacích soustav pro hi-tech aplikace.

Oblasti teoretického i experimentálního výzkumu, ve kterých bylo v projektu dosaženo znatelného pokroku, lze shrnout v následujících bodech:
 metody teoretické analýzy a počítačových simulací principů elastického chování deformovatelných membrán,
 metodika výběru vhodných optických transparentních materiálů pro membránové fluidní čočky,
 metody teoretické analýzy a počítačových simulací procesů návrhu membránových fluidních optických prvků s laditelnými optickými parametry,
 návrh a realizace unikátního laboratorního modelu membránových zařízení,
 metodika teoretického modelování a měření deformovatelných elastických membrán,
 metody teoretické analýzy, charakterizace a experimentálního ověřování modelů membránových fluidních čoček a hybridních optických soustav s kompenzovanými optickými vadami,
 návrh a analýza vícekomorové membránové fluidní čočky,
 realizace laboratorních modelů membránových čoček a ověření jejich funkčnosti,
 metodika návrhu složitých optických systémů s laditelnou ohniskovou vzdáleností za použití membránových fluidních čoček,
 metody teoretické analýzy a experimentální implementace membránových fluidních čoček do adaptivních optických systémů,
 oblast charakterizace a testování laboratorních modelů aktivních membránových čoček.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Zveřejněny protokoly hodnocení dílčích zpráv

Vážení řešitelé, v aplikaci pro podávání a správu grantových projektů (GRIS) byly zveřejněny protokoly hodnocení dílčích zpráv. Hodnocení najdete v detailu projektu v záložce „Progress Reports, Final Reports“ na řádku dílčí zprávy za rok 2018 ve sloupci „Protocol (Public)“.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Oznámení příjemcům grantové podpory k dodatkům

Vážení příjemci grantové podpory,

Chtěli bychom Vás informovat o tom, že hodnocení dílčích zpráv proběhlo a máte tak možnost seznámit se s případnými změnami.

V nejbližší době budeme odesílat všechny dodatky vyplývající z těchto dílčích zpráv a dopisy o neschválení požadovaných změn v dílčích zprávách.

Pokud neobdržíte žádný dodatek a ani dopis o neschválení požadovaných změn v dílčích zprávách, tak je Váš projekt beze změn.

V případě, že se na řešení Vašeho projektu podílí i další účastník, žádáme Vás o doložení dodatku ke smlouvě s takovým dalším účastníkem (pokud takováto smlouva s dalším účastníkem není koncipovaná na celou dobu řešení projektu).

Lhůta pro doložení dodatku s dalším účastníkem začne plynout od doručení dodatku ke smlouvě ze strany GA ČR Vaší organizaci nebo od doručení oznámení GA ČR o neschválení požadovaných změn v dílčích zprávách nebo od okamžiku, kdy se dozvíte o schválení dílčí zprávy, která nevyžaduje změnu smlouvy o poskytnutí dotace.

Bez předložení tohoto dodatku Vám nemůže být vyplacena příslušná dotace.

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY