Novinky Ocenění Výzkum
Český vědec oceněný prestižní rakouskou cenou za výzkum v oblasti plazmoniky neušlechtilých kovů

14. února 2024

Michal Horák z výzkumné skupiny Příprava a charakterizace nanostruktur, kterou na CEITEC VUT vede prof. Tomáš Šikola, získal prestižní rakouskou cenu Fritz-Grasenick-Preis. V rozhovoru popisuje svůj úspěšný výzkum, který se zabývá plazmonikou neušlechtilých kovů. Jeho výzkumný projekt s galliovými nanočásticemi má potenciál posunout hranice v oblasti širokospektrální absorpce slunečního světla. Ve spojení se solárním článkem by nanočástice mohly sloužit jako další absorpční vrstva, což by mohlo přispět k efektivnějšímu využívání sluneční energie a zvýšení účinnosti solárních článků. Ocenění od rakouských kolegů přichází jako uznání za jeho inovativní přístup a významný přínos mezinárodní vědecké komunitě.

 

Není to Vaše první ocenění, jaká jste ještě obdržel?

Ocenění jsou pro mě významnou součástí mé vědecké kariéry. Účastnil jsem se různých soutěží zaměřených na mladé a začínající vědce a doktorandy, což považuji za smysluplný způsob, jak posouvat svou vědeckou dráhu. Hlásil jsem se do soutěží pořádaných Československou mikroskopickou společností (ČSMS). Úspěšně jsem se umístil se svojí dizertační prací, kterou ocenili jako nejlepší. Následně jsem od ČSMS a Thermo Fisher získal dvouleté stipendium pro mladé vědce. Další ocenění jsem obdržel od Spektroskopické společnosti Jana Marka Marci v kategorii publikovaných prací a jejich souborů, určených pro autory do 35 let. A v roce 2020 jsem od České fyzikální společnosti v rámci Ceny Milana Odehnala získal čestné uznání.

 

Teď jste navíc první Čech, který získal rakouskou cenu Fritz-Grasenick-Preis, co na tento úspěch říkáte?

Ocenění Fritz-Grasenick-Preis, které jsem vloni získal, mě těší a považuji ho za značný úspěch. Je potřeba zdůraznit, že tato cena je udělovaná členům Rakouské mikroskopické společnosti, do které jsem se zapojil v roce 2018. Konkurence byla vždycky velmi silná. Uspěl jsem asi po dvou nebo třech letech účasti v soutěži.

 

Ze všech oceněních je tohle pro vás nejdůležitější?

Asi ano. Nebo jedno z těch nejvýznamnějších. Řekl bych, že asi tak na podobné úrovni jako ocenění, které jsem dostal na konferenci v Americe, teda virtuálně, takže poštou. A to bylo ocenění pro postdoka za jeden z nejlepších abstraktů. Pro mě jsou tyto zahraniční úspěchy o trochu cennější než ty ostatní, protože je konkurence větší – celosvětová. Vím, jak na tom asi jsem v rámci mezinárodního měřítka.

 

Kam vás taková ocenění posouvají? Utváříte si díky nim třeba nové kontakty?

To ani ne, protože kontakty s rakouskými kolegy udržuji od roku 2014, kdy jsem tam strávil půl roku na Erasmu. Právě tam jsem se naučil používat elektronové mikroskopy. Spíš je to ocenění toho, že člověk dělá poctivou práci, která má svůj ohlas a má smysl.

 

Představíte nám vítězný projekt?

Publikace pojednávala o galliových nanočásticích, které u nás mají výraznou výzkumnou historii. Kolegové v Ústavu fyzikálního inženýrství se specializují na deponování gallia a jsou schopni deponovat galliové nanočástice různých velikostí pomocí efuzních cel (nástroj pro přesné a kontrolované deponování atomů či molekul na specifické povrchy nebo substráty). Rozhodli jsme se nadeponovat galliové nanočástice na tenké membrány z nitridu křemíku, které jsou ideální pro elektronovou mikroskopii. Pro potřeby mikroskopie jsme potřebovali tenký vzorek, takže jsme použili nitrid křemíku o tloušťce přibližně 50 nanometrů a na něj jsme umístili galliové nanočástice. Tyto nanočástice si lze představit jako mírně zploštělé kuličky, které jsou umístěné na membráně a mají průměr od 10 do 200 nanometrů. Hlavním zaměřením našeho článku bylo zkoumat optické vlastnosti tohoto systému, konkrétně lokalizované plazmonické rezonance, což jsou pohyby volných elektronů uvnitř těchto kovových nanočástic.

 

Na co jste přišli?

Velmi zajímavým zjištěním bylo, že rezonance jsou přítomny a vykazují poměrně vysokou intenzitu, což je možné efektivně detekovat pomocí elektronové mikroskopie. Další důležitým poznatkem bylo, že lze tuto rezonanci ladit v závislosti na velikosti částic od ultrafialového světla až po viditelné červené spektrum. Předpokládáme, že s nárůstem velikosti částic bychom mohli dosáhnout i do oblasti infračerveného záření. To nám poskytuje velmi širokospektrální systém.

 

Kde by se nově objevené poznatky mohly uplatnit?

První perspektivní aplikace je v oblasti širokospektrální absorpce. Tímto způsobem by nanočástice mohly pohlcovat energii ze slunečního světla přes celé viditelné spektrum, včetně UV a blízké infračervené oblasti. Tato vlastnost by mohla být využita ve spojení se solárním článkem, kde by sloužila jako další absorpční vrstva, což by mohlo zvýšit jeho účinnost.

 

Takže by to mohlo vytvářet více energie? Jaké vidíte další potenciální využití?

Přesně tak. Galliové částice se často využívají v senzorice. Například při Ramanově spektroskopii zvyšují signál. Dále lze galium, jakožto biokompatibilní materiál, částečně využít i v elektrochemii – můžeme na něm studovat navázanou DNA. V této oblasti se dá využít i osvětlení světlem, které dodá energii do této mikrokuličky, čímž dokážeme ovlivnit to, co je na ní navázáno.

 

Jakým směrem se budete vydávat dál?

Já pokračuji v podstatě dál ve výzkumu v oblasti elektronové mikroskopie a plazmoniky – to znamená kapitola s galliem je pro mě víceméně uzavřená. Je běžná vědecká praxe, že na výsledky může navázat kdokoli další. Mám ještě tedy navazující projekt, kdy studuji fázovou přeměnu gallia.

 

Jaký výzkum je teď pro vás prioritní?

V současné době je nejvyšší prioritou oxid vanadičitý, což je materiál s teplotní fázovou přeměnou. Při pokojových teplotách je dielektrický (izolační, tj. má schopnost narušovat nebo zpomalovat přenos elektrického náboje), avšak při teplotách nad 70 °C se stává kovovým (vodivým). Tímto způsobem můžeme ovládat plazmonické rezonance v materiálu prostřednictvím teploty. Dalším směrem našeho výzkumu je zkoumání dalších plazmonických materiálů, včetně netradičních, jako je například bismut. O něm víme zatím jenom to, že se jedná o těžký kov. Chceme zjistit jeho plazmonické vlastnosti s cílem najít případná využití.

 

Skloňujeme plazmoniku, jak byste jednoduše vysvětlil, o co se jedná?

Plazmonika je vědní obor, který se zabývá plazmonickými rezonancemi v kovech, to znamená kmitáním volných elektronů, které jsou nejčastěji uvězněné v nanočásticích.

 

Popsal byste, jak vypadá práce s kovem?

Potřebuji ten kov nanostrukturovat – vytvořit z něj nanočástice definované velikosti a definovaného tvaru a pak je potřebuji nějakým způsobem vybudit. To znamená, že na ně musím buď posvítit světlem, nebo elektrony. Pak se to rozkmitá a tím pádem svazek, kterým vybudím tu excitaci, ztratí příslušnou energii, která byla použitá k vybuzení, a já vidím, co jsem vybudil. Případně pak můžeme pozorovat i třeba změnu barvy daného materiálu.

 

Co byste si přál, aby bylo vaším dalším úspěchem?

Letos mám v plánu opětovně podat standardní projekt GAČR. Po čtyřech letech se rozhoduji změnit téma a zaměřit se na nový projekt v oblasti plazmoniky neušlechtilých kovů. Doufám, že toto téma bude mít potenciál zaujmout. V minulých čtyřech letech jsem se snažil získat podporu pro projekt v oblasti plazmoniky na zlatě, konkrétně zaměřený na bleskosvodný jev v plazmonice. Bohužel, i přestože byl projekt třikrát dobře hodnocen ze čtyř podání, projekt nedostal finanční podporu.

 

A proč si myslíte, že neušlechtilé kovy by mohly zaujmout víc?

Je to něco exotického, je to nové, může to zaujmout.