Michal Mazur: Správný mikroskopista nemůže říkat ne

Fyzikální chemik Michal Mazur je hlavním operátorem elektronového mikroskopu na Přírodovědecké fakultě UK a může se pochlubit i řadou vědeckých úspěchů. Tím posledním je publikování mezinárodní studie v časopise JACS (Journal of the American Chemical Society), na které se spolupodílel v rámci Centra pokročilých materiálů na Univerzitě Karlově (CUCAM), či čerstvě v Advanced Materials.

Že není rodilým Čechem, poznáte už při prvních větách, přesto češtinu za devět let – co zde žije – zvládá bravurně. Lidé se po světě stěhují z různých důvodů, Michal Mazur přišel do Prahy za výzkumem. Pravda, neměl to zase tak daleko: „Během studia na Jagellonské univerzitě v Krakově jsem se rozhlížel po možnostech dalšího profesního růstu. A našel jsem skupinu profesora Jiřího Čejky, tenkrát na Ústavu fyzikální chemie Akademie věd ČR. Brzy jsem pochopil, že jde o neuvěřitelně schopný tým lidí, do něhož zkrátka patřit chcete! A tak jsem se vydal za doktorátem na Přírodovědeckou fakultu UK,“ vzpomíná s úsměvem sympatický mladý vědec.

Následovala nabídka od profesora Petra Nachtigalla, vedoucího centra CUCAM (psali jsme o něm nedávno i v magazínu Forum), stát se hlavním operátorem elektronového mikroskopu – nového přístroje, k jehož nákupu se středisko CUCAM rozhodlo. Proto si Michal v rámci postdoku vybral pozici ve Skotsku, na slavné University of St. Andrews; ta mu umožnila naučit se a zdokonalit v práci s mikroskopem s atomárním rozlišením.

Přijmout pozvání do Laboratoře elektronové mikroskopie, kde se snoubí špičková věda s unikátní technikou, bylo tudíž pro magazín Forum interesantní i radostnou událostí. Nutno říci, že mladý vědec ani s přibývajícím časem neztrácel optimismus, a to ať jsme se zeptali na cokoli detailního…

Michale, měl jste ve skotském St. Adrews čas i na golf?

Samozřejmě, tam hrají golf všichni (usmívá se). Vždyť první osmnáctijamkové hřiště vzniklo právě tam v roce 1764. Prvními věcmi, které jsem si ve Skotsku koupil, byla sada holí a vstupenka na ´whisky tasting´.

Jeví se mi však, že v Česku je více hráčů volejbalu – mého sportu číslo jedna – než golfistů, a tak jsem přesedlal na šestkový a plážový volejbal. Hraji amatérskou ligu v Praze za Banana Team, tak se jmenujeme (na fotografii vpravo po vítězství v turnaji, který „Banány“ v polovině října katapultoval do 6. ligy).

Kamarádka jednou na trénink přinesla síťovku plnou banánů a název byl zkrátka na světě. Nutno podotknout, že jsme nejvíc mezinárodní tým – je v něm Američan, Italové, Rumun, Němec, Polák, a samozřejmě také ženy – Polky, Italky, Holanďanky… vlastně jen jeden je lokální reprezentant, tedy Čech.

Koho nebo co jste si přivezl z Polska do Čech?

Všechny podstatné osoby jsem měl a našel tady. I svoji přítelkyni Elwiru jsem poznal v Praze, na volejbale; na příští rok plánujeme svatbu. Takže vlastně se mnou přicestovala jedině kytara. A protože to nemám domů daleko, do Polska se vracím dost často – na návštěvy za rodinou a kamarády. Oni zase naopak díky mě poznávají Česko; kámoše z Krakova jsem třeba vytáhl na vodu, na Vltavu.

Jak jste na UK zvládal češtinu?

V laborce během doktorátu jsme měli speciální styl učení – každý den mě mí kolegové učili jednu důležitou větu. Tou první, kterou jsem se naučil a o které kolegové tvrdili, že ji budu nejvíc potřebovat, byla: „To není moje chyba!“ (směje se). A tak to začalo. Bohudík ji nemusím používat příliš často. Od té doby se stále učím – snad se přiučím i během našeho rozhovoru.

Stal jste se právoplatným členem excelentního vědeckého týmu CUCAM, to je asi splnění profesního snu…

S profesorem Nachtigallem jsem spolupracoval ještě před nástupem do CUCAM, kupříkladu na článku Synthesis of ‘unfeasible’ zeolites, který vyšel v časopise Nature Chemistry a který byl hlavní publikací mé disertace. Lidé, s nimiž jsem se seznámil a pracoval na doktorátu, se pak stali základem centra CUCAM.

Dovolím si tvrdit, že všichni jsme věděli, co chceme dělat, v čem jsme dobří a jak to spolu dát dohromady, aby vše fungovalo. Více než polovinu šestnáctičlenného týmu CUCAM tvoří lidé ze zahraničí, spolupráce je tudíž – řekněme – velmi otevřená a naše skupina, do které patří i vědci začlenění do dalších projektů v rámci katedry fyzikální a makromolekulární chemie, je připravená přijmout i další lidi, kteří mohou přinést něco nového. Naše spolupráce je jedinečná a bezproblémová. Spíše se doplňujeme, umíme spolu komunikovat. Možná to není až úplně běžné, ale my spolu často trávíme i podstatnou část dovolené. Rivalita uvnitř skupiny neexistuje – snažíme se všechny poznatky a znalosti přetavit v úspěch celého týmu. Je tedy patrné, že k sobě máme vzájemně dosti blízko.

Nesmím zapomenout ani na studenty z fakulty a další členy z katedry, se kterými spolupracujeme a máme skvělé vztahy. Je samozřejmě velmi povzbuzující a inspirativní, že CUCAM pravidelně získává prestižní granty a ocenění. Například cenu Wernera von Siemense za nejvýznamnější objev základního výzkumu v roce 2017. A naposled letos v květnu Mariya Shamzhy, jež obdržela Cenu učené společnosti ČR pro mladé vědecké pracovníky a zároveň grant ERC-CZ.

Konkurenční boj se tedy odehrává na mezinárodním poli, kupříkladu mezi vědeckými skupinami zaměřenými na studium zeolitů?

Ano, ta oblast – řekl bych – je docela zralá: vždyť první hydrotermální syntéza zeolitů, to už jsou čtyřicátá léta… Je spousta týmů, které se o zeolity zajímají a pořád je co nového najít. Opravdu nepřestávají být „sexy“. Napadá mě příměr: jsou jako klasické černé šaty, které nemohou chybět v žádné dámské šatní skříni, a navíc jsou tak skvěle kombinovatelné s ohromným množstvím doplňků! Zkrátka práce na zeolitech sice začala už ve čtyřicátých letech, ale pořád jde o materiály, které výzkum a průmysl dokáží hojně využít.

Navíc využití zeolitů, to jsou miliony tun vyrobených ročně, i proto zájem o spolupráci s průmyslovým odvětvím je rovněž téměř bez hranic. Například jedna moje studentka – Natália Remperová ze Slovenska – v rámci bakalářského studia uskutečnila svou práci v rámci spolupráce a s finančním přispěním významné britské chemické firmy, s Johnson Matthey. Prostě průmysl chce investovat do zeolitů a existuje zde ještě spousta práce, která na nás čeká...

Jak snadné či těžké je přitáhnout k vaší vědě a oboru nové lidi, mladé studenty?

Když už jsou tady, je to výborné. A my se opravdu můžeme pochlubit doktorandy z celého světa! Během pandemie šlo pochopitelně s ohledem na omezený přístup o složitější spolupráci. Ovšem ti, kteří se touží dotýkat reálné vědy a zajímají se o nové poznatky, mají dveře vědy otevřené dokořán. Dokonce se můžeme pochlubit studenty-zájemci z řad středoškoláků, kteří u nás získávají první zkušenosti, a ne zřídka pak nastupují k nám, na pražskou přírodovědu.

Z těch studentů bych zmínil třeba Tomáše Maška, gymnazistu z Českých Budějovic. Dostal se letos v dubnu až do celostátního kola Středoškolské odborné činnosti, kde reprezentoval Jihočeský kraj a obsadil skvělé desáté místo. Kdyby nebylo pandemie, pravděpodobně by byl ještě výše. Tak jsme museli v šibeničním termínu provést všechny experimenty a spoustu času spotřebovala příprava a doladění přednášky:  ► https://www.youtube.com/watch?v=x4XQ6jWUJdQ  Tomáš ale pravděpodobně nakonec zakotví na medicíně, k čemuž jej možná paradoxně inspirovala právě pandemie. Přesto tvrdím, že naše spolupráce zdaleka neskončila. Bude zde, v laboratoři vždy vítán. Stejně jako další studenti, kteří se k nám hlásí v rámci akce Staň se přírodovědcem na UK.

V současné době například rozvíjíme spolupráci s doktorkou Ivonou Štefkovou z Malostranského gymnázia v Praze a jejími studenty Ondrou Mixlem a Martinem Vukičevičem. Byli u nás v létě na praxi a mají velký zájem pokračovat. Mladých, zanícených vědců je – věřím – stále dost, a to i napříč hranicemi: spolupracujeme se skupinou mladých vědců z Jižní Koreji, společně máme přijatý článek v Advanced Materials (článek byl publikován v čase dokončení rozhovoru, a to v říjnu 2021 – pozn. red.) . Nyní je zde na tříměsíční stáži jeden ze studentů – Nam Sun Kim z INHA University.

Vraťme se, prosím, ještě k vaší poslední publikaci v časopise JACS. Jak a nač jste přišli?

Práce přináší výsledky dlouhodobě úspěšné spolupráce se skupinou z polského Krakova a Cukuby v Japonsku. Vlastně už během doktorátu v roce 2015 jsem strávil několik měsíců v laboratořích právě v Cukubě, takže tahle spolupráce je už opravdu letitá a přináší skvělé publikace, jako třeba článek v Science Advances v roce 2020. Propojuje se v ní naše znalost zeolitů a japonská znalost vrstevnatých materiálů, což povede k výrobě vrstevnatých zeolitů majících uplatnění kupříkladu v katalýze větších molekul.

Jak je to pak s uplatněním nových materiálů v praxi?

Naší prioritou je vytvářet materiály, které mají uplatnění v průmyslu; většina katalyzátorů je založena právě na využití zeolitů. Je pak jen na každém výrobci, aby se rozhodl, zda se mu nový materiál vyplatí, cena je poměrně směrodatná. Metodou posunu vrstev, při kterém se nám podařilo odstranit a recyklovat drahé germanium spojující jednotlivé vrstvy, jsme v CUCAM schopni připravit materiály, které vykazují unikátní vlastnosti, a to s obrovskou šíří využití. A musíme dokázat, že náš materiál bude lepší, a pokud možno i levnější než ten, který se dosud využívá. Prozradím vám, že v současnosti probíhá patentové řízení o syntéze materiálu zeolitu z iontových kapalin. Dám vám vědět, jak to dopadne (pomrkává). Ale budeme si muset minimálně dva roky – tak dlouho trvá patentové řízení – počkat.

„Zeolity jsou mikroporézní molekulová síta. Některé zeolity mají vrstevnatou strukturu spojenou ,kostkami´, které dokážeme chemicky odstranit, a tak připravit materiály, u kterých můžeme pohybovat jednotlivými vrstvami. To byl hlavní cíl mého doktorátu na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. V článku Synthesis of ‘unfeasible’ zeolites (Syntéza nepřipravitelných zeolitů) uveřejněném v časopise Nature Chemistry, který se stal základem mé disertace, jsme se pak zaměřili na odstranění germania ve spojovacích segmentech a spojení posunutých vrstev,“ zjednodušeně popisuje pro čtenáře Forum uplynulé úspěchy Michal Mazur.

Zeolity jsou tedy celý váš svět?

To rozhodně ne. Správný mikroskopista přece nemůže nikomu říci ne! Rád se naučím, jak zacházet s jiným vzorkem, třeba jako jsou tak zvané MOFy (metal-organic frameworks) a COFy (covalent-organic frameworks), tedy materiály s porézní strukturou, těžké k zobrazování metodami elektronové mikroskopie z důvodu citlivosti vůči elektronovému svazku. Asi nejvíc vzdálenou oblastí od zeolitů, které jsem se věnoval, bylo pozorování skořápek vajec křepelek na rastrovacích mikroskopech (SEM). Zkoumali tehdy vliv vnějších faktorů – zvuku a světla – na kvalitu skořápky. Vidíte, i takové věci se zde stávají!

A máme tu další větu z vašeho češtinářského kurzu: „Mikroskopista nikomu neřekne ne!“

To máte pravdu! V podstatě člověk získává širší spektrum možností, jak rozličné druhy materiálů je schopný zachytit, zobrazovat a zkoumat v ultravysoké rozlišovací kvalitě.

Michal Mazur, Ph. D.

Narodil se v roce 1988 v polském městě Mielec. Po studiích na Jagellonské univerzitě v Krakově se rozhodl studovat v Praze; nejdříve na Akademii věd ČR – v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského, a v rámci doktorandského studia na Přírodovědecké fakultě UK. „Přírodou se můžeme skvěle inspirovat. Některé vzorky jsou vyloženě umělecká díla. Dovedu si představit, že by se krásně vyjímaly třeba v oděvním průmyslu – třeba periodická struktura zeolitu by se skvěle vyjímala na tričku (viz snímky dole – pozn. red.),“ říká s trochou nadsázky Michal Mazur, mikroskopista excelentního výzkumného týmu CUCAM – Charles University Centre of Advanced Materials –  Centrum pro cílenou syntézu a aplikace perspektivních materiálů, zabývající se výzkumem nových materiálů v oblasti chemie zeolitu.

Přírodovědecká fakulta UK má od poloviny ledna 2019 k dispozici zbrusu novou laboratoř elektronové mikroskopie. Její ústřední součástí je elektronový mikroskop JEM-NEOARM 200F od japonské firmy JEOL. Fakulta přístroj získala díky finanční dotaci pro projekt CUCAM. Nový mikroskop, jenž umožňuje pozorování tenkých preparátů při vysokém rozlišení a zvětšení, je v oboru elektronové mikroskopie novinkou. Je vybaven autoemisní katodou a umožňuje i měření v kryogenním módu. Sestavit a naladit jej trvá poměrně dlouho – týdny či spíše měsíce. Výsledek však rozhodně stojí za to. Mikroskop nyní disponuje rozlišením 0,8 Å, což je parametr skýtající badatelům zcela nové možnosti. Členové výzkumného týmu věří, že se jim i díky tomuto přístroji podaří opět postoupit ve výzkumu na poli materiálového inženýrství. (Zdroj: PřF UK)