Veselý: Vymyslel jsem, jak zpětně skládat zeolity

„Neúspěchy jsou nedílnou součástí vědecké práce. Inspirativní mi v tomto přijde pan Ollivander z Harryho Pottera, především scéna, kdy si Harry jde koupit hůlku a zkouší jich mnoho a stále to není ta pravá. A přesto, čím více jich zkouší, tím více je pan Ollivander nadšený, protože se více a více ponořuje do neznámého,“ přirovnává Ondřej Veselý, který se na Přírodovědecké fakultě UK věnuje výzkumu zeolitů. Za disertací získal cenu od České chemické společnosti a před nedávnem se vrátil ze stáže v Japonsku, kam se příští rok vrací jako postdoktorand.

Za disertační práci, která se zabývá přípravou nových zeolitů, jste získal zvláštní cenu České chemické společnosti. Co konkrétně se vám podařilo?

Věnoval jsem se jedné z metod přípravy zeolitů – zkoumal jsem, jaká kritéria je potřeba splnit, aby tato metoda mohla vůbec probíhat. Zeolity jsou mikroporézní křemičitany, které si lze představit jako na sobě navrstvené mikroskopické včelí plástve. Naše skupina před několika lety vymyslela metodu, jak tyto materiály připravovat úplně novým způsobem, kdy existující zeolit rozdělíme na vrstvy a ty pak použijeme jako stavební materiál pro tvorbu nového zeolitu.

Aneb oceňovaná metoda ADOR (Assembly, Disassembly, Organisation, and Reassembly), díky které jste se jako výzkumný tým pod vedením profesora Jiřího Čejky zařadili mezi světovou špičku v oboru zeolitů.

Přesně tak. Já jsem se dále věnoval tomu, jak celý proces obrátit a jak z jednotlivých vrstev sestavit původní materiál, což doposud nešlo. Říkám tomu Reverse ADOR. Navíc do nově vznikajícího zeolitu umíme zabudovat mnoho dalších prvků, které například mají nějakou jinou katalytickou aktivitu nebo přináší další zcela nové vlastnosti.

Co přesně je to nové? Již dříve bylo přece možné z „rozložených“ zeolitů tvořit nové.

Ano, metoda ADOR nám umožňovala rozdělit zeolit na vrstvy a zase je poté spojit, ale nové spoje, a tím pádem i póry nového zeolitu, byly vždy menší než ty původní – jako by ty vrstvy popadaly k sobě. Já jsem vymyslel způsob, jak jednotlivé vrstvy od sebe oddálit na původní vzdálenost a má ambice, která sice již překračuje rozsah doktorského studia, je zkusit se dostat ještě dál a vrstvy oddálit natolik, aby vznikl zeolit s ještě většími póry.

Proč, co to přinese za výhody?

Mohlo by to zeolitům propůjčit další zajímavé vlastnosti. Prozatím s takovými zeolity nemáme příliš mnoho zkušeností, ale větší póry by nám umožnily katalyzovat reakce objemných molekul uvnitř pórů, a kdybychom mezi vrstvy dokázali zabudovat i další prvky, mohlo by to přinést zcela nové možnosti v oblasti katalýzy.

Cenu České chemické společnosti za Ondřeje Veselého převzal jeho školitel, Jan Přech. 

Pro zmíněnou cenu jste ale vyslal svého školitele Jana Přecha, protože sám jste byl na dvouměsíční stáži v Japonsku. Jaké to bylo? Co vás nejvíce překvapilo?

Mnoho jsem se tam toho naučil ohledně jiných materiálů, se kterými tam pracují. Já jsem tam naopak zase přivezl zeolity. Nejvíce mě asi zaskočilo jiné vybavení, protože jsem byl doposud zvyklý pracovat v laboratoři specializované na zeolity a najednou jsem se ocitl v laboratoři, kde byly úplně jiné přístroje. Předem jsem si naplánoval nějaké experimenty, které se ukázaly být komplikovanější, než jsem očekával, právě kvůli jinému vybavení. Musel jsem zapojit hodně kreativity a vynalézavosti, ale podařilo se.

Jaké bylo v Japonsku vědecké prostředí?

Věda jako taková je všude stejná, ale lidé jsou odlišní. Z mé zkušenosti jsem se nesetkal s tradovaným stereotypem, že se v Japonsku pracuje do úmoru a že jsou tam lidé dost uzavření. Naopak! Všichni byli velmi příjemní, přátelští, nápomocní. Sice jsem v laboratoři trávil mnoho času, ale nikoliv proto, že by mě tam někdo držel, ale proto, že  tam byla spousta věcí, které jsem chtěl udělat.

Japonci jsou ale obecně velmi disciplinovaní. Když pracují, nenechají se ničím rozptylovat. Naopak když pak mají pauzu, úplně přepnou do méně formálního režimu. To mi velmi vyhovovalo, protože jsem měl klid na práci a zároveň si ve volném čase odpočinul.

S jakými výzkumnými projekty jste do Japonska odjížděl?

Chtěl jsem se tam naučit pracovat s jejich materiály, což jsou vrstevnaté oxidy, a konkrétní metodou, které se říká spin-coating. Lze ji přirovnat k hrnčířskému kruhu, na který nalijete roztok a když poté kruh roztočíte, získáte velmi tenkou vrstvu daného materiálu.

Také jsem chtěl zkusit jednu reakci, kterou máme mnohokrát vyzkoušenou v našich podmínkách, ale chtěl jsem studovat, jakým způsobem se bude chovat po ozáření UV světlem.

Výzkumy Ondřeje Veselého se již dvakrát dostaly i na titulku odborných časopisů. 

Do Japonska se vracíte v dubnu již jako postdoktorand. Plánujete pokračovat v započatých projektech nebo se pustíte do něčeho nového?

V projektech budu pokračovat, mým cílem je vytvořit kombinované materiály za pomoci spin-coatingu. Japonská skupina hodně pracuje s vrstevnatými oxidy. Já se chci zdokonalit ve vrstevnatých zeolitech a ve výsledku tyto dva materiály zkombinovat a v podstatě vytvořit jakýsi sandwich.

Co by takový sandwich mohl mít za vlastnosti, co by to mohlo přinést?

Mohl by to být například zajímavý fotokatalyzátor, protože takové materiály lze nanést na téměř jakýkoliv povrch ve velmi tenké vrstvě, která stále umožňuje průchod světla. Taková vrstva pak může například zachytávat a přeměňovat oxid uhličitý na použitelné látky nebo zachycovat a ničit škodlivé látky ze vzduchu, což je v současnosti velký trend výzkumů.

Zeolitům se věnujete již od bakalářského studia, plánujete u nich zůstat?

Ano, moc se mi líbí, že je to práce, která spojuje organickou, anorganickou i fyzikální chemii. Baví mě, že pro syntézu nového zeolitu vám stačí vlastně dost obyčejné chemikálie, které v peci zahřejete na určitou teplotu a získáte úplně nové materiály s tolika rozdílnými vlastnostmi.

A rád bych pokračoval v akademické sféře – kombinace výzkumu a učení je pro mě velmi naplňující. Během doktorátu jsem čtyři semestry vedl cvičení a poslední rok jsem měl i dva bakalářské studenty. Nejdříve jsem z toho měl obavy, ale záhy jsem zjistil, že mě to nesmírně naplňuje. Baví mě předávat získané znalosti dál a bylo velmi obohacující sledovat, jak studenti postupně měnili svůj přístup k práci, jak o experimentech začali přemýšlet a postupně byli čím dál samostatnější.

Výzkum v laboratoři je hodně o překonávání překážek, většinu času se experimenty nedaří. Kde berete motivaci? Co vás na vědě baví?

Já nad hledáním motivace vůbec nepřemýšlím. Vím, že vědu chci dělat, takže neúspěchy beru jakou nedílnou součást práce. A člověk si časem zvykne, že to občas nefunguje. Inspirativní mi v tomto přijde pan Ollivander z Harryho Pottera, především scéna, kdy si Harry jde koupit hůlku a zkouší jich mnoho a stále to není ta pravá. A přesto, čím více jich zkouší, tím více je pan Ollivander nadšený, protože se více a více ponořuje do neznámého.

Já to vnímám velmi podobně, když mi něco nefunguje, tak je to sice nepříjemné, ale zároveň to neznamená jenom, že se mýlím, ale že jsem na něco zajímavého narazil. Může to být zeď, která mě zastaví, ale také lze pokračovat a mohu zjistit, kam ta zeď vede a k čemu patří, a tak přijít na důvod, proč a jak to funguje.

Vzpomenete si na nějaký vědecko-výzkumný moment, který je pro vás něčím speciální?

Určitě, přibližně před rokem mi jeden experiment, který jsem dělal už mnohokrát, ze dne na den přestal fungovat a já jsem nemohl přijít na to, proč. Trvalo to asi tři měsíce, zkoušel jsem všechno možné. Až mi pak jednou z ničeho nic došlo, že jsem spotřeboval jednu chemikálii a objednal novou a od té doby to přestalo fungovat. Ta původní chemikálie totiž byla skladována ve skleněné lahvi, ta nová v plastové… No a chemikálie během skladování to sklo naleptala, takže jsem celou dobu používal roztok s rozpuštěným oxidem křemičitým a neměl jsem o tom ani tušení. A pak jsem jednoho dne stál v laboratoři a najednou si uvědomil, co mi celou tu dobu unikalo. V tom rozčilení jsem vzal rozbitou kádinku, začala ji drtit na střepy a ty jsem sypal do roztoku. V laboratoři byl ještě můj vedoucí, Honza Přech, který to celé udiveně sledoval a jen poznamenal, že je zvědavý, jak tohle opublikuji (usmívá se).

Takže teď do roztoku přidáváte střepy?

Ne, to ne. Našli jsme elegantnější řešení – rovnou přidáváme roztok křemičitanu. Vůbec to nebyl převratný objev, ale přesto klíčový moment, kdy mi došlo něco zásadního. Drobnost, která mi několik měsíců unikala.

lustrační snímek rekonstruovaného zeolitu z elektronového mikroskopu a teoretický model jeho krystalové mřížky.

Umíte vypnout vědu? Co dalšího vás baví, jak odpočíváte?

Dělám toho spoustu, ale musím říct, že poslední dobou ne, tolik kolik bych chtěl. Čas od času rád kreslím, ne že bych v tom byl nějak dobrý, ale je to pro mě způsob, jak vypnout a utřídit si myšlenky. Zajímám se také o architekturu, takže někdy mi velkou radost udělá i obyčejná procházka Prahou, kdy stačí zvednout oči do prvního patra a najednou je člověk úplně v jiném městě. To jsou asi největší mimovědní zájmy, které teď mám. A také se učím japonsky (usmívá se).

Stále platí, že je v Japonsku obtížné domluvit se anglicky?

Na angličtinu můžete v Japonsku téměř zapomenout. Anglicky se domluvíte na letišti a na turisticky oblíbených místech. A vlastně také v Tsukubě, kde jsem byl na stáži. To je vůbec velmi zvláštní místo, protože je tam mnoho vědeckých institucí a tím pádem i lidí ze zahraničí, takže angličtina je tam velmi rozšířená. Ale jinak i ve větších městech máte problém. Komukoli, kdo by tam jel na delší dobu než na týden, doporučuji alespoň nějaký absolutní základ japonštiny.