<p><strong>Mnohem rychlejší, daleko menší a k životnímu prostředí šetrnější počítače. Tohoto cíle by se dalo dosáhnout díky poznatkům z projektu Pavly Eliášové, která vyvíjí nové materiály pro počítače na bázi spintroniky. Na svůj další výzkum nyní získala čtvrt milionu korun od Nadačního fondu Neuron.</strong></p>
<p><strong>Připravuje materiál pro počítače nové generace</strong></p>
<h5><strong>Podle názoru odborníků může spintronika výrazně zvýšit kapacitu a rychlost počítačů. Jak je to možné?</strong></h5>
<p>Zatímco současné počítače potřebují k zápisu, čtení informací a dalšímu zpracování dat hned dvě součástky, spintronická součástka by mohla zvládnout obě operace naráz. Výrazně se tím zmenší velikost procesorů, stoupne rychlost operací a kapacita paměti. Zároveň klesnou náklady na spotřebu energie, protože spintronikové počítače se příliš nezahřívají a nebude nutné je tolik chladit.</p>
<h5><strong>Když spintronika přináší takové bonusy, co brání jejímu uplatnění?</strong></h5>
<p>Dosud známé spintronické materiály se už využívají ve čtecích hlavách pevných disků. Ale jejich širšímu uplatnění k výrobě procesorů zatím brání fakt, že většina doposud vyvinutých materiálů funguje jen za velmi nízkých teplot, například do mínus 100 °C. To je v běžném životě dost nepraktické.</p>
<h5><strong>Zkouší se tedy vyvinout materiály použitelné za pokojové teploty?</strong></h5>
<p>Skupina teoretiků z Katedry fyzikální a makromolekulární chemie na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy předpověděla, že některé karbidy přechodných kovů, tzv. MXeny, se po určité úpravě mohou hodit pro spintroniku. Na základě teoretických výpočtů a simulací, které vypracoval doktorand Junjie He z Číny, by měl nový materiál fungovat i při pokojové teplotě. Můj tým se nyní pokusí takový typ MXenu podle této teorie připravit.</p>
<h5><strong>Podle toho, co říkáte, jsou MXeny velmi perspektivní, ale v žádosti o příspěvek Nadačního fondu Neuron uvádíte, že jsou zřídka studovány. Proč je tak malý zájem o tak nadějné materiály?</strong></h5>
<p>Jsou to relativně nové materiály zkoumané od roku 2011 a známe zatím jen relativně málo typů. Připravují se totiž poměrně složitě, například vezmete tři prvky jako chrom, hliník a uhlík, které v inertním prostředí zreagují až za velmi vysokých teplot. Na to potřebujete mít speciálně vybavenou laboratoř a těch není tolik. My jsme proto navázali spolupráci s univerzitou v Pardubicích, kde už prekurzory MXenů dovedou připravit.</p>
<blockquote>
<h5><strong>Mgr. Pavla Eliášová, Ph.D.</strong></h5>
</blockquote>
<ul>
<li>Magisterský titul získala Pavla Eliášová v roce 2010 na Přírodovědecké fakultě Palackého Univerzity v Olomouci. </li>
<li>Doktorskou práci vypracovala na Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského a v roce 2014 úspěšně obhájila titul Ph.D. na Přírodovědecké fakultě Karlovy Univerzity. </li>
<li>Poté odjela na rok do Korejské republiky na pozici vědecká pracovnice. Působila ve skupině profesora Ryoong Ryoo, který byl v roce 2014 jeden z kandidátů na Nobelovu cenu za chemii.</li>
<li>Absolvovala stáže v USA, Velké Británii a ve Francii.</li>
<li>Od začátku letošního roku je odbornou asistentkou na Katedře fyzikální a makromolekulární chemie Přírodovědecké fakulty UK a zároveň je vědeckou pracovnicí na částečný úvazek v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského, Akademie věd ČR. </li>
<li>V roce 2016 získala Neuron Impuls Junior, tedy čtvrt milionu korun na svůj výzkum.</li>
</ul>
<h5><strong>Na schématickém nákresu vypadá MXen jako hamburger složený z několika vrstev. Jak ho chcete změnit, aby fungoval při pokojové teplotě?</strong></h5>
<p>Připravíme vrstvy z karbidu chromu, nebo z karbidu vanadu, na jejichž povrch pak budeme navazovat různé skupiny jako fluoridy nebo bromidy. Pokud se nám podaří na horní a dolní povrch vrstvy navázat různé skupiny, tak při této kombinaci nastane výrazná polarizace spinů elektronů, kterou lze pak snadno ovládat. Tato možnost se dá využít při vývoji součástek pro počítače nové generace.</p>
<h5><strong>Jak bude váš pokus probíhat?</strong></h5>
<p>Vycházíme z prekurzorů MXenů, kde je nejprve potřeba chemicky odstranit mezivrstvy hliníku a poté od sebe oddělíme samotné vrstvy karbidu chromu. Ty pak ukotvíme na nosič, v tomto případě na zeolit. Tento syntetický porézní minerál je velmi vhodný, protože na povrchu jednotlivých krystalů je mnoho funkčních skupin, na kterých může vrstva karbidu chrómu „zakotvit“.</p>
<h5><strong>Jak dlouho bude jeden pokus probíhat?</strong></h5>
<p>Pokud vyvineme úspěšný postup, odhaduji, že každý experiment potrvá asi týden až dva.</p>
<h5><strong>Kolik pokusů chcete udělat?</strong></h5>
<p>Určitě několik desítek až stovek, záleží na tom, jak rychle budeme úspěšní. Už jsme vyzkoušeli odstraňování vrstev hliníku, což je první krok v celém postupu. Dělá se to poměrně drastickou metodou s využitím kyseliny fluorovodíkové. To je silně žíravá látka, která tolik nezapáchá, ale je silně toxická. A pokud vám ukápne na kůži, proniká až na kost. Pracujeme s ní skoro denně, samozřejmě v silných rukavicích a pod digestoří, díky tomu se nám ještě nestala žádná nehoda.</p>
<h5><strong>Co bude největší překážkou?</strong></h5>
<p>Očekávám, že nejtěžší bude rovnoměrné oddělení vrstev MXenu, což jsou destičky silné přibližně tři nanometry a dlouhé několik stovek nanometrů (nanometr je miliardtina metru, pozn. autora). Obtíže mohou nastat také při nanášení destiček na nosič. Už nyní pracujeme na několika metodách, jak to udělat.</p>
<h5><strong>Jak zjistíte, že definitivní úprava MXenu odpovídá návrhu teoretiků a že je použitelný při pokojové teplotě?</strong></h5>
<p>Materiál budeme charakterizovat pomocí chemických analýz a sledováním povrchu pod mikroskopem. Nakonec, společně s univerzitou v Liverpoolu, změříme elektrické a magnetické vlastnosti nově získaného materiálu.</p>
<h5><strong>Jste přesvědčená, že se teorie potvrdí?</strong></h5>
<p>Jsem optimistka. Nápad čínského doktoranda se mi hodně líbí. Je originální a teoretici nevidí důvod, proč by to nemělo fungovat. Jediná překážka může nastat, když nedokážeme upravit materiál tak, jak teorie navrhuje. Postupy nejsou příliš popsané, takže jejich hledání bude velmi zajímavé. Máme na to jeden a půl roku, na tuto dobu je projekt naplánován.</p>
<h5><strong>Jaký bude výsledek vašeho výzkumu?</strong></h5>
<p>Článek v odborném časopisu a samotný materiál. Za velký úspěch budu považovat, pokud se nám podaří aspoň část teoretické studie potvrdit a realizovat.</p>


Nositel Neuron Impulsu za rok 2016 - Pavla Eliášová

<p><strong>Profesorka chemie Jana Roithová se může chlubit zářezem, který se zatím žádnému jinému českému vědci nepovedl: už podruhé získala pro svůj výzkum elitní ERC grant. Evropská výzkumná rada její bádání v oblasti hmotnostní spektrometrie podpořila 43 miliony korun. Výzkumnice, která přebírá jednu vědeckou cenu za druhou, přitom rozhodně neměla záviděníhodné podmínky pro práci – před pěti lety její manžel, též špičkový vědec, nečekaně zemřel. Měli tehdy šestiletého syna. Na náročný výzkum i starost o rodinu zůstala sama.</strong></p>
<p>Většinou podobné příběhy výjimečných vědců začínají slovy, že dotyční se od dětství profilovali jako zázračné děti s překvapivým zájmem o obor. Profesorka chemie Jana Roithová mě tak hned na začátku setkání překvapí, že u ní to celé byla spíš jedna velká náhoda. <em>„Rozhodně jsem nebyla pilný student, na škole jsme navíc měli příšerného chemikáře,“</em> směje se. Spíš ráda sportovala, ostatně dodnes zbožňuje lyžování.</p>
<blockquote>
<h5><strong>prof. Jana Roithová, Ph.D.</strong></h5>
<ul>
<li>česká chemička, narodila se 12. listopadu 1974 v Ústí nad Labem;</li>
</ul>
</blockquote>
<ul>
<li>zkoumá organické reakce prostřednictvím hmotnostní spektrometrie, iontové spektroskopie a teoretických výpočtů;</li>
<li>vystudovala s červeným diplomem organickou chemii na Přírodovědecké fakultě UK, pokračovala na Katedře fyzikální chemie Vysoké školy chemicko-technologické;</li>
<li>postdoktorský pobyt prožila na Katedře organické chemie Technické univerzity Berlín ve skupině prof. Helmuta Schwarze;</li>
<li>v roce 2005 pracovala v Ústavu fyzikální chemie Jaroslava Heyrovského AV ČR, od roku 2006 na Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR;</li>
<li>v roce 2007 začala pracovat na Katedře organické a jaderné chemie Přírodovědecké fakulty UK. V roce 2011 se stala vedoucí katedry organické chemie a na téže fakultě podstoupila habilitační řízení (docentka, 2011). Roku 2014 byla jmenována profesorkou Univerzity Karlovy pro obor organická chemie;</li>
<li>na Přírodovědecké fakultě UK vede vlastní skupinu reakčních mechanismů;</li>
<li>je laureátkou Hlávkovy ceny, Ceny L’Oreal, ceny Učené společnosti, Ceny Neuron, jako první Češka v historii převzala ve Vídni Cenu Ignaze L. Liebena.</li>
<li>Jana Roithová má desetiletého syna Jonáše, jejím manželem byl německý chemik, docent Detlef Schröder. Před pěti lety náhle ve věku 49 let zemřel na plicní embolii.</li>
</ul>
<p>O přírodní vědy se začala zajímat až těsně před maturitou. Pochází z lékařské rodiny, maminka byla dětská lékařka a tatínek anesteziolog, tak nějak logicky ji tedy napadlo, že by mohla jít taky na medicínu. <em>„A když jsem se pak při učení na přijímačky začala věnovat biochemii, došlo mi, že by mě bavila nejvíc.“</em> Líbilo se jí, jak přesně se dá popsat, co se v lidském těle děje – až na úroveň atomů.</p>
<p>Rozhodla se, že bude vědkyní, a rovnou se přihlásila na Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy. Jenom tam, neotvírala si žádná zadní vrátka, měla prostě jasno. Vzali ji.</p>
<p>Vystudovala s červeným diplomem organickou chemii, pak pokračovala na Katedře fyzikální chemie Vysoké školy chemicko-technologické. Tam se poprvé setkala s hmotnostní spektrometrií, tedy odvětvím, kterému se věnuje dodnes. Postdoktorský pobyt prožila v zahraničí na Katedře organické chemie Technické univerzity Berlín (2003–2005) ve skupině profesora Helmuta Schwarze, současného prezidenta Humboldtovy nadace.</p>
<h3><strong>Skuhrala na českou vědu. A díky tomu se vdala</strong></h3>
<p>Když se pak vracela z Německa domů do Prahy, její německý školitel ji varoval, ať neudělá chybu, se kterou se často setkával právě u studentů z východní Evropy. Totiž že se hned po návratu vracejí do svých původních laboratoří a pracují na výzkumu svého předchozího školitele. Neuplatní, co se venku naučili, zařadí se opět do řady.</p>
<p>Nechtěla tu chybu udělat, proto hned po návratu na Ústav fyzikální chemie představila svoji představu o výzkumu a požádala o vlastní výzkumnou skupinu. <em>„Což mi ale nedovolili. Vrátila jsem se do prostředí, které jsem už perfektně znala. Bylo rigidní, nemohla jsem tam dělat nic nového. Dnes se klade důraz na nezávislost, na to, aby mladí měli vlastní projekty neovlivněné předchozími stereotypy, ale to tenkrát rozhodně nebylo běžné a nikdo s tím u mne nepočítal. Očekávalo se, že se vrátím do laborky a vyvinu se tam v čase, jak se to dělo pořád. Byla to taková zkamenělá institucionalizace vědy.“</em></p>
<p><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/b29d06dd18a44a4692cb51786d471272/Universitas-roithova_32_R4A6045-600x0-1175948009.jpg" alt="Universitas"/></p>
<p>Jednu dobrou věc tahle kariérní frustrace přinesla: lásku. Když totiž působila v Berlíně, pravou rukou Schwarze byl šéf laboratoře Detlef Schröder. V zahraničí udržovali ryze profesionální vztah, nicméně z Prahy potom Roithová Schröderovi několikrát telefonovala. <em>„Potřebovala jsem si někomu postěžovat. A tak jsme se sblížili. Tím, že jsem si skuhrala na hrozné podmínky v české vědě, jsem získala manžela,“</em> usmívá se vědkyně. Tehdy jí bylo jednatřicet. V únoru si volali, v březnu přijel a požádal ji o ruku, v srpnu se vzali. A přesně za rok se jim narodil syn Jonáš.</p>
<p>Po sedmi měsících, které strávila na mateřské, se s manželem rozhodli, že vědu budou stále dělat oba, a péči o rodinu si rozdělili rovným dílem. <em>„Hodně jsem pracovala z domu, což nebyl problém. Zkrátka půl dne bádal manžel, půl dne já. Pro Němce to nebylo tak neobvyklé nastavení, jaké by to bývalo pro leckteré české muže,“</em> vzpomíná.</p>
<p>V té době už Roithová působila jinde. Odešla na Ústav organické chemie a biochemie, kde nabrala nové zkušenosti, a pak konečně získala na Přírodovědecké fakultě UK nezávislou pozici a vybudovala si zde vlastní výzkumnou skupinu. Od roku 2011 zde též vede katedru organické chemie.</p>
<h3><strong>Dva ERC granty, věc v Česku nevídaná</strong></h3>
<p>A právě pro ni už získala dva ERC granty, které mají punc extratřídy. Ten první, startovní v hodnotě 34 milionů korun, jí Evropská výzkumná rada přiklepla v roce 2010. Druhý, již pokročilejší ERC grant ve výši 43 milionů korun získala loni, a je tím pádem jedinou vědkyní, která pro český výzkum získala tyto elitní granty dva.</p>
<p>ERC granty jsou vlastně takovým potvrzením nejvyšší kvality evropského výzkumu, který posunuje hranice poznání v daném oboru. Na co je získala Jana Roithová?</p>
<p><em>„Vyvíjíme nové metody v hmotnostní spektrometrii, což je analytická metoda, s jejíž pomocí zkoumáte látky. Má široké spektrum použití: lze s ní zkoumat například čistotu vody nebo složení potravin. Je to jedna ze základních technik v hygienických stanicích, dá se použít směrem do biochemie, strukturní biochemie, na analýzu struktur molekul, v medicíně na analýzu různých metabolitů,“</em> popisuje Jana Roithová metodu s ohromným praktickým potenciálem.</p>
<p>Její tým vyvíjí nové postupy: <em>„Právě z váhy poznáte, co je to za konkrétní molekulu. Nicméně my se to snažíme kombinovat ještě s dalšími technikami, kromě vážení pozorujeme spektroskopické vlastnosti, tedy díváme se nejen na váhu molekuly, ale i na její vazby. Nové metody aplikujeme hlavně směrem do organické chemie, zaměřili jsme se na výzkum reakcí. Vytáhneme, lidsky řečeno, z reakce jednotlivé reaktivní částice a díváme se, jak přesně vypadají a jak interagují s ostatními částicemi v reakci,“</em> vysvětluje. <em>„Metody mají ale mnohem větší potenciál. Doufám, že v budoucnosti rozšíříme aplikace směrem do biochemie.“</em><br/>Základní výzkum, napínavá detektivka</p>
<p>Když se podaří odhalit, jak tyto reakce probíhají, dostanou inženýři na základě těchto poznatků možnost reakce vylepšovat. Například je možné je uskutečnit za nižších teplot, menších tlaků nebo s levnějšími katalyzátory. Nové objevy by mohly například šetřit energii nebo pomoci s vývojem nových postupů při výrobě léků.</p>
<p><em>„Výzkum Jany Roithové je jedinečný tím, že kombinuje metody hmotnostní spektrometrie a kvantové chemie. To dovoluje popsat reakce a molekuly neuvěřitelným způsobem,“</em> ocenil vědkyni například profesor Pavel Hobza, člen Vědecké rady Nadačního fondu Neuron, když ji navrhl na udělení Ceny Neuron. </p>
<p><img src="https://storage.googleapis.com/labrulez-bucket-strapi-h3hsga3/ae2282fda16f4090a6291a6b8c8a2602/Universitas-roithova_32_2_R4A6122-600x0-2598717009.jpg" alt="Universitas: Věnujeme se velmi aktuálním problémům, které zajímají hodně vědců. Pokud by jejich řešení bylo snadné, nebo dostupné známými metodami, tak už by na to dávno někdo přišel. Je to soutěž, někdy je to napínavé, někdy dobrodružné, říká Jana Roithová. Foto: Daniel Hamerník/Universitas"/></p>
<p>Když se Roithové zeptám na praktické využití jejích objevů, lehce nervózně se ošije. <em>„On mě pořád někdo nutí, abych vymyslela, jak se moje bádání využije,“</em> reaguje. <em>„Nejspíš na něco, co nyní vůbec nedovedu odhadnout. Pokud se nám podaří skutečně nějakou praktickou novou metodu popsat, její využití může být různé, může se stát, že rozluštíme reakční mechanismus, který pomůže vylepšit nějakou reakci a díky ní to pak bude klíčový krok třeba v syntéze léčiva. Zkrátka jakmile něco vylepšíte, promítne se to do všeho. To je podstata té napínavé detektivky, které se věnuji a které se říká základní výzkum.“</em></p>
<p>Jeden z hlavních přínosů základního výzkumu je podle ní též ve vzdělávání studentů, kteří se v týmu naučí bádat. <em>„Naučí se přemýšlet kreativně. Musí sami vymyslet nové metody, protože těmi starými nové otázky, které nás zajímají, nezodpovíte. My se věnujeme velmi aktuálním problémům, které zajímají hodně vědců. Pokud by jejich řešení bylo snadné, nebo dostupné známými metodami, tak už by na to dávno někdo přišel. Je to soutěž, někdy je to napínavé, někdy dobrodružné.“</em></p>
<p>*Děláte spoustu různých věcí, máte nějaký cíl, ale ty zajímavé věci většinou nemůžete předvídat. Myslím, že v tom je ono kouzlo vědy. *</p>


Základní výzkum je krásná detektivka

Webináře

Aplikace

Akademie

Osobnosti

Plasty

Životní prostředí

Potraviny

Vody

Zdraví

Přednáška

Vědecký článek

Rozhovor

Toxikologie

Popularizace

Věda a výzkum

Software

Covid-19

Kariéra

Článek

Laboratoře

Různé

PFAS

Produkt

Video

Poster

Nejbližší akce

Typ novinky

Zaměření

Celostátní webový portál a elektronický časopis Universitas o vědě, vzdělávání, výzkumu a vysokém školství je společným projektem 22 českých veřejných vysokých škol.

Universitas

Věříme, že vědecké poznání je motorem každé úspěšné společnosti. Navazujeme na to nejlepší, co tato země dala sobě i světu – objevy špičkových vědců, jejich otevřenou mysl, touhu po bádání, ale také na schopnost tyto ctnosti oceňovat.
Jsme Nadační fond Neuron - podporujeme špičkové vědce, kteří mění budoucnost.

Nositel Neuron Impulsu za rok 2016 - Pavla Eliášová

Základní výzkum je krásná detektivka

Nejbližší akce

27. Škola hmotnostní spektrometrie 2026

Validace analytické metody a použití programu Excel - 2026

Altium Podzimní semináře na Moravě 2026

Webináře

How to Perform Routine Quantification by FTIR: Tips & Tricks Workshop

Learn How FTIR Can Help You with Contamination and Poor Product Quality

Expanding the Evidence: New Data for More Reliable PFAS Analysis