Vady tenkých vrstev a jejich diagnostika (hodnocení lokální citlivosti elektro-fyzikálních parametrů tenkých vrstev k poruchám při měření metodou van der Pauw) je oblast bádání, která spojila díky šťastným okolnostem dva vědce z opačných koutů světa. Proč si americký fyzik vybral pro svůj sabatikl právě VŠCHT Praha, Ústav inženýrství pevných látek na Fakultě chemické technologie, s kým zde spolupracoval, co bylo předmětem vědeckého bádání a i něco navíc, vám přiblížíme v následujícím rozhovoru.
Pane profesore, čím se zabýváte na St. Lawrence University a kde se zrodila myšlenka, že vy jako fyzik strávíte rok vědeckého bádání zrovna na VŠCHT Praha?
St. Lawrence University[1], myslím, že česky je to Svatý Vavřinec, je univerzita, která má asi 2000 studentů. Většina z nich jsou studenti bakalářského studijního programu, nemáme magisterské ani doktorské studijní programy. Jsme vzdělávací instituce, nemáme ani rozdělené fakulty, v americké angličtině tomu říkáme „college“. Na této univerzitě působím už 28 let, nastoupil jsem tam hned po absolvování mého studia v oboru Solid State Physics (fyzika pevných látek).
Absolvoval jste na St. Lawrence University?
Ne, absolvoval jsem na Rochester Institute of Technology ve státě New York, je to domov světoznámých značek jako Kodak, Xerox. Mým oborem byla experimentální fyzika pevných látek. Na St. Lawrence University učím tři předměty během každého semestru, takže když pořád dokola učíte, je těžké k tomu přidat navíc i výzkum. Ale každých sedm let máme na naší univerzitě možnost vybrat si rok na vědecké bádání, tzv. sabbatical year, kdekoliv mimo univerzitu. V tom roce se pak zaměříme jen na výzkum, opravdu nikoho neučíme. Většina českých profesorů, se kterými jsem o tom mluvil, mi to závidí.
Jak jste přišel na to jet zrovna do Prahy?
To byla náhoda, dostal jsem od jednoho časopisu k recenzi článek, který mně okamžitě zaujal, ani jsem ho celý nepřečetl a už z obrázků a schémat mi bylo jasné, že vím, o čem autor píše a co je jeho práce. Podíval jsem se na autora, je-li to někdo, koho bych znal, pak jsem se podíval na místo a zjistil, že je to Praha.
Ještě za mlada, těsně před absolvováním mého studia, jsem získal grant od Fulbrightovy komise[2] na studijní pobyt v tehdy západním Berlíně, bylo to v letech 1981–82, u vás ještě v době hlubokého socialismu. Dva z mých kolegů se chystali navštívit Budapešť a Prahu, tak jsem se k nim připojil a strávil jsem tehdy 24 hodin v Praze. Okamžitě jsem se do ní zamiloval, nádherné město. Takže když se zmíněný článek objevil na mém pracovním stole, hned jsem ho ukázal i své ženě a navrhl jí strávit rok sabatiklu v Praze. Mně ta myšlenka jet do Prahy strašně přitahovala, protože jsem najednou viděl, že někdo na jiném konci světa pracuje na stejném „projektu“ jako já a to mě strašně zaujalo, poznat jak to dělá ten druhý. Porovnat si naše práce, protože v Praze ten projekt řešili na experimentální bázi a já jsem tu samou práci řešil z teoretického pohledu. Lákavé na tom bylo porovnat naše dva rozdílné přístupy, zjišťovat, jak se vzájemně doplňujeme.
Vždycky, než jsem vyjel někam na sabatikl, tak jsem si chtěl předem ověřit, jak to na daném místě vypadá, mluvit s lidmi a se studenty, se kterými strávím následující rok. Takže, než jsem se zavázal k sabatiklu v Praze, přijel jsem na týden do Prahy i s manželkou, bylo to v létě 2013. Naskytla se báječná příležitost ukázat jí historické město, Karlův most a další pamětihodnosti. Pro mě zase setkat se studenty a lidmi, se kterými budu na projektu pracovat, prohlédnout si laboratoře, zjistit si jaké mají vybavení, možnosti. Taky jsem chtěl při této příležitosti promluvit s mými kolegy z Dánska z Kodaně, se kterými na projektu též spolupracuji, probrat s nimi otázky, jak ve výzkumu dál pokračovat. Vnitřně jsem cítil, že je to perfektní kombinace, nádherné místo, kde budu pracovat a taky skvělá skupina spolupracovníků, kteří doplňují moje znalosti a dovednosti.
Rozhodnutí bylo učiněno, roční sabatikl v Praze. Ale teď bylo nutné najít možnost, jak pobyt zafinancovat.
Ano, podali jsme návrh projektu Marie Curie[3] International Incoming Fellowship grant v 7.RP, který jsme ve spolupráci s Oddělením pro vědu a výzkum VŠCHT Praha napsali, dostal i dobré ohodnocení, ale nevešel se do seznamu těch, kterým bylo uděleno financování. Nicméně sabatikl je schéma, kdy zaměstnanec naší univerzity může strávit buď půl roku, to je 1 semestr, za plný plat, nebo 2 semestry při polovičním platu, mimo mateřskou univerzitu, na jiném pracovišti a věnovat se plně výzkumu. Já jsem se rozhodl vybrat si celý rok za poloviční plat, protože když jsem si přepočítal, jaké jsou náklady na živobytí v Praze, vzal jsem v úvahu směnný kurz US$, zjistil jsem, že i když nedostanu navíc žádný grant, na vše budu mít peníze.
A mohu se zeptat, jaký je váš roční příjem, jestli to není tajné?
Ne není, můj roční příjem je tak okolo 95 000 US$, je to hrubý příjem, musím z toho zaplatit pojištění a zdanit ho.
Napsat návrh projektu Marie Curie byla pro mě dobrá zkušenost, jak poznat fungování systému grantů v EU. Váš systém mi připadá hodně byrokratický, kromě kvality samotného výzkumu musíte doložit svou publikační činnost, množství článků atd., a to není moje silná stránka, protože já jsem hlavně pedagog. Myslím si ale, že se tam podávají dobré projekty.
V Americe máme možnost žádat o stipendium Fulbrigtovu komisi[4], a to jsem využil, spolu s VŠCHT Praha se mi podařilo získat pobytové stipendium na půl roku.
Hlavně bychom si měli povědět něco o vašem výzkumu, o projektu, na kterém pracujete, o vašich pražských spolupracovnících, panu Ing. Josefu Náhlíkovi, CSc., to je to nejdůležitější, proč jste sem přijel.
Jak bych vám to přiblížil – jedna z analogií je historka kolem Archimedova zákona, určitě ji znáte, kdy syrakuský král Hierón potřeboval zjistit, zda jeho zlatá koruna je opravdu jen ze zlata, jestli v ní není část zlata nahrazena stříbrem. Archimédes dokázal spočítat, kolik zlata v koruně skutečně chybí, na základě znalosti toho, jaký objem zaujímá jeden gram zlata a jaký objem jeden gram stříbra. No a co zajímá nás v našem projektu? Podívejte se tady, když použijeme tento kruhový disk měděné folie na naší zkušební destičce a měříme na ní elektrické vlastnosti, pak uděláme v disku malý kulatý otvor, změní se vlastnosti, které měříme? Otázka je, jak velkou roli hraje velikost, umístění a tvar otvoru na zmíněném disku na změnu měřených fyzikálních vlastností.
Tady bych přeci jenom raději vložila popis pokusů, jak je vysvětluje doktorandka Dr. Náhlíka Ing. Martina Heřmanová, která pilně pracuje na experimentální části projektu, a velice napomohla teorii potvrdit.
V naší laboratoři se zabýváme výzkumem v oblasti citlivosti tenkých vrstev k lokálním defektům. K tomuto účelu využíváme elektrická měření, konkrétně měření rezistivity a Hallova koeficientu metodou Van der Pauw. Metoda Van der Pauw má tu výhodu, že po splnění známých předpokladů nevyžaduje konkrétní tvar vzorku. Velikost citlivosti závisí na více faktorech – na tvaru vzorku (tenké vrstvy) a velikosti, tvaru a umístění defektu. Abychom byli schopni prověřit všechny tyto faktory, připravili jsme několik sérií vzorků rozličných tvarů s různou velikostí a umístěním defektů. Vzorky byly připraveny fotolitograficky, postupem vyvinutým v naší laboratoři, aplikací na běžně dostupné desky plošných spojů (měděná fólie tloušťky 35μm). K měření rezistivity a Hallova koeficientu využíváme speciální přípravky vyvinuté Ing. Náhlíkem a přístroje značky Keithley. Experimenty jsou řízeny počítačem (software v prostředí NI LabView vyvinutý v naší laboratoři).
Z porovnání naměřených hodnot u vzorku s defektem a bez defektu lze posuzovat citlivost sledovaných veličin k defektům. Prof. Koon zkoumá tento problém teoreticky řešením Laplaceovy parciální diferenciální rovnice metodou sítí v programu MS Excel. Naše výsledky jsou v dobré shodě. A jak dodává Dr. Náhlík, to co prof. Koon nasimuloval teoreticky, to my jsme bezprostředně ověřili experimentálně. Podnětem pro naši spolupráci bylo zjistit, zda teorie a experiment dojde ke stejnému výsledku, a to se nám buď potvrdilo, nebo jsme společně našli příčinu odchylek a používané postupy operativně korigovali jak na straně teoretické, tak experimentální. Jsme s Danielem podobného ražení, je radostné, když dojde ke shodě teorie s experimentem, ale ještě více vzrušující je hledat příčiny rozdílů.
Strávil jste rok v Praze na VŠCHT, můžete porovnat práci na St. Lawrence University a u nás? Co byste nám doporučil, kde můžeme něco zlepšit?
Těžko říci, jsem solitér, rád bádám v laboratoři, pohlcen svým projektem. Nejsem typ člověka, který by vyhledával širší společnost, takže je pro mě těžké odpovědět na vaši otázku. Každopádně musím říci, že tým, se kterým jsem zde spolupracoval na tomto oddělení, je výborný, dokonce jsme měli i krásnou vánoční besídku.
Ano znám to, chemici jsou lidé, kteří jsou spokojeni, když mohou bádat ve své laboratoři a obtěžují je všechny ostatní záležitosti, jako je administrativa, shánění peněz na granty. Proto je potřebné, aby na škole byla servisní oddělení, které za výzkumníky všechny tyto záležitosti vyřizují.
Pro cizince je velmi těžké zjistit, jaké jsou v příslušné zemi možnosti, jaká je tam výzkumná infrastruktura, jaké projekty se tam řeší, kdo co dělá, vyjma toho úzkého oboru, ve kterém bádáme. Pro nás Američany je zejména bývalý socialistický blok pořád oblast, která je velkou záhadou, částečně i kvůli jazyku, jakým mluvíte.
Já mohu doporučit sledovat FACEBOOK, ne kvůli posílání osobních fotografií, ale Fulbrightova komise má velmi dobré stránky se spoustou zajímavých nabídek zejména pro studenty[5], mají spoustu programů, nabízejí českým studentům specifická místa v USA, kde mohou získat studijní stipendium.
Doporučuji, abyste zveřejnili, jaké jsou spolupráce na vašich fakultách a ústavech s americkými týmy, tím byste měli začít. Nyní v Americe vzrůstá povědomí a zájem, zejména u mladých lidí, o Českou republiku. Ti, co už zde byli, předávají dobré reference svým kamarádům, využijte toho.
Co byste chtěl dodat na závěr?
Když jsem našel článek s prací, která nás spojila, a podíval jsem se na název instituce, která se jmenovala, Institute of Chemical Technology, tak jsem si říkal, no ale já jsem fyzik, ne chemik, jaké to bude? Bylo to pro mě velmi přínosné být jako fyzik v týmu fyziků a být obklopen ostatními, kteří jsou chemiky. Vždyť většina přístrojů, které dnes chemici využívají, je vyvinuta fyziky.
Laboratoř Ústavu inženýrství pevných látek, zleva: Ing. J. Náhlík, CSc., prof. D. Koon, Ing. M. Heřmanová
Rozhovor s prof. Koonem vedla Ing. Anna Mittnerová z Oddělení pro vědu a výzkum.
Podpořeno projektem LE12005, http://eupro.vscht.cz/kampus, programu MŠMT EUPRO II
[3] http://ec.europa.eu/research/mariecurieactions/
