V Trnave našla skvelý inkubátor myšlienok [Denník N]

Výskum fyzičky Mariany Derzsi a jej kolegov by mohol viesť k objavu novej skupiny supravodičov
Supravodivosť je schopnosť materiálu viesť elektrický prúd bez odporu. Využíva sa napríklad v medicíne pri vyšetreniach magnetickou rezonanciou (MRI). No nevýhodou dnešných supravodivých materiálov je, že vyžadujú chladenie na extrémne nízke teploty, čo je technologicky aj finančne náročné. Keramické materiály na báze medi a kyslíka dosahujú supravodivosť pri teplotách okolo mínus 190 stupňov Celzia. V oblasti supravodivosti ide o vysoké teploty, aj preto sa takýmto materiálom hovorí vysokoteplotné.

Supravodivosť pri vyššej teplote
Vedci pracujú na tom, aby vytvorili materiál, ktorý by bol supravodivý pri ešte vyššej teplote, ideálne pri tej izbovej. Takým kandidátom by potenciálne mohol byť kryštál zložený z vrstiev striebra a fluóru, fluorid striebornatý (AgF?). Na výskume vlastností uvedeného materiálu sa podieľali aj slovenskí fyzici Kamil Tokár a Mariana Derzsi z Ústavu výskumu progresívnych technológií na Materiálovotechnologickej fakulte STU v Bratislave so sídlom v Trnave. Obaja sú členmi medzinárodného tímu, ktorý minulý mesiac vydal článok o vlastnostiach fluoridu striebornatého v prestížnom časopise PNAS.

Chcú hladké vrstvy
Derzsi hovorí, že elektróny v atóme si môžeme predstaviť ako akési magnetky, čiže objekty, ktoré vo svojom okolí vytvárajú magnetické pole. Ak ukazujú jedným smerom, hovoríme o feromagnetizme, a ak opačným, tak o antiferomagnetizme. „V takom prípade sa výsledné magnetické pole akoby vyruší,“ vraví fyzička. Antiferomagnetické vlastnosti majú aj spomínané supravodivé keramické materiály na báze medi a kyslíka. Ich ďalšou vlastnosťou je, že atómy medi a kyslíka majú usporiadané v hladkých vrstvách s tým, že chemické väzby prebiehajú výhradne medzi atómami v rámci jednej vrstvy, no nie medzi vrstvami. V materiáli, ktorý vyvíja Derzsi a jej kolegovia, sú vrstvy zatiaľ „pokrčené“. V tejto chvíli hľadajú spôsoby, ako ich vyrovnať, aby tak zvýšili interakciu medzi „magnetkami“. „Vychádzame z predpokladu, že čím je sila interakcie medzi magnetkami väčšia, tým by mala byť aj teplota supravodivosti vyššia. Naším cieľom je dosiahnuť supravodivosť pri vyššej teplote ako mínus 190 stupňov,“ povedala Derzsi a dodala, že cieľom je dostať sa až na izbovú teplotu. Od takej méty sú však vedci ešte veľmi ďaleko. „Momentálne sa snažíme lepšie pochopiť, ako v skúmanom materiáli interagujú elektróny medzi sebou a s atómami,“ vysvetlila vedkyňa.

Matematické modely
Supravodivú vrstvu na keramických materiáloch, ktoré sú supravodivé pri najvyšších teplotách, tvoria meď a kyslík. Derzsi a jej kolegovia hľadajú látky s podobnými vlastnosťami, ktoré by boli supravodivé pri vyšších teplotách, a namiesto po medi siahli po striebre, ktoré sa v periodickej tabuľke prvkov nachádza v 11. stĺpci hneď pod meďou. „Začali sme spojením striebra s kyslíkom a veľmi sme sa venovali výskumu oxidu striebornatého, AgO. No zistili sme, že kyslík nebol vhodným partnerom pre striebro, ak sme v AgO chceli dosiahnuť antiferomagnetizmus. Jav považujeme za prvý krok na ceste k vysokoteplotným supravodičom v materiáloch so striebrom,“ vysvetlila Derzsi. Po uvedenom nezdare vedci vymenili kyslík za fluór a začali skúmať vlastnosti spomínaného fluoridu striebornatého (AgF?). „Ide o materiál, ktorý má taký počet valenčných elektrónov, ako chceme, od počiatku je vrstevnatý a ide aj o antiferomagnet,“ objasnila Derzsi výhody materiálu, ktoré ho predurčujú na to, aby bol dobrým supravodičom. V tejto chvíli však ide len o prekurzor (zlúčenina, ktorá sa zúčastňuje na chemickej reakcii, pri ktorej vzniká iná zlúčenina) a ešte nie je isté, či bude materiál naozaj supravodivý. Slovenská fyzička priamo nepracovala s fluoridom striebornatým a jej úloha spočívala v matematickom modelovaní jeho vlastností. „Keď sa syntetizuje nejaká látka, vedci ju potrebujú opísať. Pracujem na superpočítači a modelujem jej vlastnosti. Poskytnuté dáta usmerňujú ďalší výskum,“ povedala Derzsi, ktorej práca vyžaduje široké znalosti z fyziky aj chémie.

Ako hodenie do vody
Derzsi vyštudovala biofyziku a molekulovú fyziku, no neskôr sa dostala aj do tímov fyzikov tuhých látok a chemikov. „Keď som prišla do ich komunity, nerozumela som im, lebo všetci majú vlastný jazyk. Nie je to pre každého, ale mňa také podnety motivujú. Sú ľudia, ktorí pracujú efektívne, keď sa môžu sústrediť iba na jednu oblasť, no mňa baví takéto hádzanie do divokej vody rôznych odborností,“ opísala, ako ju napĺňa, keď sa učí stále nové veci. Aj na STU v Trnave okolo seba buduje tím ľudí, ktorí majú interdisciplinárny presah. Na výskume z magazínu PNAS robili vedci až z piatich pracovísk v Európe a USA, každý s istou špecializáciou. Nešlo už o výhradne teoretickú prácu a v článku opísali aj viaceré experimenty s fluoridom striebornatým (AgF?), ktorý kolegovia z inštitúcie v Taliansku skúmali s využitím neutrónovej a Ramanovej spektrometrie. „Vzorku bombardovali neutrónmi a pozorovali správanie elektrónov v materiáli. V prípade Ramanovej spektroskopie išlo o výskum rozptylu elektromagnetického žiarenia na vzorke fluoridu striebornatého,“ povedala o práci vedcov Derzsi.

Návrat neľutuje
Špičková vedkyňa sa na Slovensko vrátila po desiatich rokoch strávených v zahraničí. S rozbehom kariéry v domovine jej pomohla grantová schéma ministerstva školstva „Návraty“, ktorá je určená na prilákanie Slovákov zo zahraničia. Návrat domov neľutuje, najmä pre prostredie, v ktorom pracuje. „V Trnave som našla skvelý inkubátor myšlienok a tvorivých ľudí, ktorí ma tu držia,“ povedala o Ústave výskumu progresívnych technológií. Uplynulý aj tento rok označila za „veľmi náročné“, najmä preto, že projekt „Návraty“ je iba na jeden rok. Okrem robenia vedy tak musela začať okamžite písať aj granty, aby si našla financovanie výskumu aj po jeho skončení v septembri. „Z hľadiska vedca je financovanie na jeden rok málo. Lebo už na začiatku projektu musíte hľadať financie na ďalšie roky. Ste v neustálom strese a práci sa nemôžete naplno oddať,“ povedala fyzička a dodala: „Žiadajú vás, aby ste uviedli svoj vedecký plán na štyri roky, no financovanie dostanete iba na jeden rok. To nestačí.“

Byrokracia prekážkou
Teraz okolo seba buduje vedecký tím a zháňa peniaze na zaplatenie kvalitných ľudí. „Získala som kolegyňu z Indie, no bol to veľmi náročný proces spojený s neskutočnými administratívnymi bariérami. Boli veľké obštrukcie, aby u nás dostala víza, hoci ide o vysokokvalifikovaného človeka s najvyšším možným vzdelaním. Problémom je, že neexistuje systémové riešenie integrácie týchto vysokokvalifikovaných cudzincov do slovenského pracovného prostredia.“ Zahraničná vedkyňa si robila doktorát v Nemecku, potom pracovala dva roky vo Francúzsku. „V Európskej únii je osem rokov a nikde nemala toľko vybavovačiek ako u nás,“ posťažovala sa Derzsi. Za indickou vedkyňou dochádza do Trnavy jej manžel, takisto Ind, ktorý pracuje na univerzite vo Varšave. Dvojica má dve malé deti a Derzsi by ocenila, ak by štát viac podporoval vedecké rodiny. „Vedci musia veľa cestovať a rodina s vedeckou prácou sa často vylučujú. Osobne podporujem, aby vedci mohli chodiť na pracovisko so svojimi deťmi. Samozrejme, nemôže to byť stále, lebo sa musíme skoncentrovať predovšetkým na vedu, ale musíme ukázať aj milú tvár a podať pomocnú ruku. Ak to nespravíme, aké sú naše hodnoty a priority?“ pýta sa Derzsi.
Žiadajú vás, aby ste uviedli svoj vedecký plán na štyri roky, no financovanie dostanete iba na jeden rok. To nestačí.
ýskum fyzičky Mariany Derzsi a jej kolegov by mohol viesť k objavu novej skupiny supravodičov
Supravodivosť je schopnosť materiálu viesť elektrický prúd bez odporu. Využíva sa napríklad v medicíne pri vyšetreniach magnetickou rezonanciou (MRI). No nevýhodou dnešných supravodivých materiálov je, že vyžadujú chladenie na extrémne nízke teploty, čo je technologicky aj finančne náročné. Keramické materiály na báze medi a kyslíka dosahujú supravodivosť pri teplotách okolo mínus 190 stupňov Celzia. V oblasti supravodivosti ide o vysoké teploty, aj preto sa takýmto materiálom hovorí vysokoteplotné.

Supravodivosť pri vyššej teplote
Vedci pracujú na tom, aby vytvorili materiál, ktorý by bol supravodivý pri ešte vyššej teplote, ideálne pri tej izbovej. Takým kandidátom by potenciálne mohol byť kryštál zložený z vrstiev striebra a fluóru, fluorid striebornatý (AgF?). Na výskume vlastností uvedeného materiálu sa podieľali aj slovenskí fyzici Kamil Tokár a Mariana Derzsi z Ústavu výskumu progresívnych technológií na Materiálovotechnologickej fakulte STU v Bratislave so sídlom v Trnave. Obaja sú členmi medzinárodného tímu, ktorý minulý mesiac vydal článok o vlastnostiach fluoridu striebornatého v prestížnom časopise PNAS.

Chcú hladké vrstvy
Derzsi hovorí, že elektróny v atóme si môžeme predstaviť ako akési magnetky, čiže objekty, ktoré vo svojom okolí vytvárajú magnetické pole. Ak ukazujú jedným smerom, hovoríme o feromagnetizme, a ak opačným, tak o antiferomagnetizme. „V takom prípade sa výsledné magnetické pole akoby vyruší,“ vraví fyzička. Antiferomagnetické vlastnosti majú aj spomínané supravodivé keramické materiály na báze medi a kyslíka. Ich ďalšou vlastnosťou je, že atómy medi a kyslíka majú usporiadané v hladkých vrstvách s tým, že chemické väzby prebiehajú výhradne medzi atómami v rámci jednej vrstvy, no nie medzi vrstvami. V materiáli, ktorý vyvíja Derzsi a jej kolegovia, sú vrstvy zatiaľ „pokrčené“. V tejto chvíli hľadajú spôsoby, ako ich vyrovnať, aby tak zvýšili interakciu medzi „magnetkami“. „Vychádzame z predpokladu, že čím je sila interakcie medzi magnetkami väčšia, tým by mala byť aj teplota supravodivosti vyššia. Naším cieľom je dosiahnuť supravodivosť pri vyššej teplote ako mínus 190 stupňov,“ povedala Derzsi a dodala, že cieľom je dostať sa až na izbovú teplotu. Od takej méty sú však vedci ešte veľmi ďaleko. „Momentálne sa snažíme lepšie pochopiť, ako v skúmanom materiáli interagujú elektróny medzi sebou a s atómami,“ vysvetlila vedkyňa.

Matematické modely
Supravodivú vrstvu na keramických materiáloch, ktoré sú supravodivé pri najvyšších teplotách, tvoria meď a kyslík. Derzsi a jej kolegovia hľadajú látky s podobnými vlastnosťami, ktoré by boli supravodivé pri vyšších teplotách, a namiesto po medi siahli po striebre, ktoré sa v periodickej tabuľke prvkov nachádza v 11. stĺpci hneď pod meďou. „Začali sme spojením striebra s kyslíkom a veľmi sme sa venovali výskumu oxidu striebornatého, AgO. No zistili sme, že kyslík nebol vhodným partnerom pre striebro, ak sme v AgO chceli dosiahnuť antiferomagnetizmus. Jav považujeme za prvý krok na ceste k vysokoteplotným supravodičom v materiáloch so striebrom,“ vysvetlila Derzsi. Po uvedenom nezdare vedci vymenili kyslík za fluór a začali skúmať vlastnosti spomínaného fluoridu striebornatého (AgF?). „Ide o materiál, ktorý má taký počet valenčných elektrónov, ako chceme, od počiatku je vrstevnatý a ide aj o antiferomagnet,“ objasnila Derzsi výhody materiálu, ktoré ho predurčujú na to, aby bol dobrým supravodičom. V tejto chvíli však ide len o prekurzor (zlúčenina, ktorá sa zúčastňuje na chemickej reakcii, pri ktorej vzniká iná zlúčenina) a ešte nie je isté, či bude materiál naozaj supravodivý. Slovenská fyzička priamo nepracovala s fluoridom striebornatým a jej úloha spočívala v matematickom modelovaní jeho vlastností. „Keď sa syntetizuje nejaká látka, vedci ju potrebujú opísať. Pracujem na superpočítači a modelujem jej vlastnosti. Poskytnuté dáta usmerňujú ďalší výskum,“ povedala Derzsi, ktorej práca vyžaduje široké znalosti z fyziky aj chémie.

Ako hodenie do vody
Derzsi vyštudovala biofyziku a molekulovú fyziku, no neskôr sa dostala aj do tímov fyzikov tuhých látok a chemikov. „Keď som prišla do ich komunity, nerozumela som im, lebo všetci majú vlastný jazyk. Nie je to pre každého, ale mňa také podnety motivujú. Sú ľudia, ktorí pracujú efektívne, keď sa môžu sústrediť iba na jednu oblasť, no mňa baví takéto hádzanie do divokej vody rôznych odborností,“ opísala, ako ju napĺňa, keď sa učí stále nové veci. Aj na STU v Trnave okolo seba buduje tím ľudí, ktorí majú interdisciplinárny presah. Na výskume z magazínu PNAS robili vedci až z piatich pracovísk v Európe a USA, každý s istou špecializáciou. Nešlo už o výhradne teoretickú prácu a v článku opísali aj viaceré experimenty s fluoridom striebornatým (AgF?), ktorý kolegovia z inštitúcie v Taliansku skúmali s využitím neutrónovej a Ramanovej spektrometrie. „Vzorku bombardovali neutrónmi a pozorovali správanie elektrónov v materiáli. V prípade Ramanovej spektroskopie išlo o výskum rozptylu elektromagnetického žiarenia na vzorke fluoridu striebornatého,“ povedala o práci vedcov Derzsi.

Návrat neľutuje
Špičková vedkyňa sa na Slovensko vrátila po desiatich rokoch strávených v zahraničí. S rozbehom kariéry v domovine jej pomohla grantová schéma ministerstva školstva „Návraty“, ktorá je určená na prilákanie Slovákov zo zahraničia. Návrat domov neľutuje, najmä pre prostredie, v ktorom pracuje. „V Trnave som našla skvelý inkubátor myšlienok a tvorivých ľudí, ktorí ma tu držia,“ povedala o Ústave výskumu progresívnych technológií. Uplynulý aj tento rok označila za „veľmi náročné“, najmä preto, že projekt „Návraty“ je iba na jeden rok. Okrem robenia vedy tak musela začať okamžite písať aj granty, aby si našla financovanie výskumu aj po jeho skončení v septembri. „Z hľadiska vedca je financovanie na jeden rok málo. Lebo už na začiatku projektu musíte hľadať financie na ďalšie roky. Ste v neustálom strese a práci sa nemôžete naplno oddať,“ povedala fyzička a dodala: „Žiadajú vás, aby ste uviedli svoj vedecký plán na štyri roky, no financovanie dostanete iba na jeden rok. To nestačí.“

Byrokracia prekážkou
Teraz okolo seba buduje vedecký tím a zháňa peniaze na zaplatenie kvalitných ľudí. „Získala som kolegyňu z Indie, no bol to veľmi náročný proces spojený s neskutočnými administratívnymi bariérami. Boli veľké obštrukcie, aby u nás dostala víza, hoci ide o vysokokvalifikovaného človeka s najvyšším možným vzdelaním. Problémom je, že neexistuje systémové riešenie integrácie týchto vysokokvalifikovaných cudzincov do slovenského pracovného prostredia.“ Zahraničná vedkyňa si robila doktorát v Nemecku, potom pracovala dva roky vo Francúzsku. „V Európskej únii je osem rokov a nikde nemala toľko vybavovačiek ako u nás,“ posťažovala sa Derzsi. Za indickou vedkyňou dochádza do Trnavy jej manžel, takisto Ind, ktorý pracuje na univerzite vo Varšave. Dvojica má dve malé deti a Derzsi by ocenila, ak by štát viac podporoval vedecké rodiny. „Vedci musia veľa cestovať a rodina s vedeckou prácou sa často vylučujú. Osobne podporujem, aby vedci mohli chodiť na pracovisko so svojimi deťmi. Samozrejme, nemôže to byť stále, lebo sa musíme skoncentrovať predovšetkým na vedu, ale musíme ukázať aj milú tvár a podať pomocnú ruku. Ak to nespravíme, aké sú naše hodnoty a priority?“ pýta sa Derzsi.
Žiadajú vás, aby ste uviedli svoj vedecký plán na štyri roky, no financovanie dostanete iba na jeden rok. To nestačí.