Fyzička Kateřina Falk, která na svůj výzkum získala v roce 2017 grant Neuron Impuls, projekt úspěšně zakončila novým objevem, který popsala pro Scientific Reports. "Stačí jednou vystřelit a můžeme dostat radiografický obrázek, případně difrakční obrázek, který nám řekne něco o struktuře zkoumaného vzorku," říká vědkyně. Jak její objev využijí biologové, lékaři a materiálový inženýři? Jak jí Neuron Impuls pomohl získat zadostiučení i další finance. A jak by laserem řízené nízkoenergetické elektronové svazky fungovaly ve Star Treku?

Četla jsem, že máte ráda Star Trek. Pojďme se na úvod přenést do fiktivního světa. Umíte si představit díl, v němž by figuroval vynález založený na Vašem aktuálním objevu?

Nejnovější díly Star Treku se natáčely ve fúzních laboratořích v Americe, kde se dělá podobný typ výzkumu, který děláme my. Vyvinuli jsme elektronový svazek urychlovaný laserem, díky tomuto svazku jsme schopni zjistit vlastnosti hmoty při fúzní reakci. Fúzní reakce jsou i tím, co pohání kosmickou loď Enterprise. Náš vynález by mohli ve Star Treku používat k tomu, aby mohli lépe studovat vlastnosti hmoty při fúzní reakci, a tím zajistit, že jim „motor“ funguje správně. Spíš si ale myslím, že by náš vynález používali v jejich obligátních epizodách s cestovaní časem. Umím si představit epizodu, kdy by například Klingoni chtěli zamezit vzniku Federace. Museli by se dostat do minulosti a zničit laboratoř těch historických vědců, kteří vytvářeli první svazky, které jim pak umožnili vytvořit první funkční fúzní reakce. A my bychom mohli být jednou z těch laboratoří prvních vědců, která se snaží za každou cenu Federaci zachránit, aby se vůbec budoucnost mohla stát.

Doufejme, že si nějaký tvůrce tohoto námětu všimne. Přenesme se ale do reality. Dovedeme s tímto vynálezem lépe zkoumat hmotu i v současnosti? A v čem vlastně váš vynález spočívá?

Vyrobili jsme femtosekundový až pikosekundový nízkoenergetický krátký svazek elektronů. Je na něm speciální to, že jsme ho vyrobili pomocí krátkopulzního laseru, který jsme používali v Praze. Ten se zaměří do plynové trysky, v tomto prostředí vznikne plazma a z plazmatu následně plazmové vlny. Těmito vlnami se urychlují elektrony stejným principem jako se urychluje surfař na moři na vlnách na Havaji. Pak se elektrony uvolní a můžeme používat vzniklý svazek. Velká výhoda je, že je to elektronový svazek směrový a má poměrně nízkou energii. Tato metoda je velmi užitečná, když chcete zkoumat něco, co má jen pár milimetrů, potřebujete chytit krátký časový úsek. Je složité vytvořit velké množství elektronů v tom nízkoenergetickém modelu. Museli jsme tedy použít jiný typ urychlování, což se nám podařilo. Velké množství elektronů je urychlováno v tomto speciálním režimu, a je to dostatečně silný svazek na to, aby se dal dělat i tzv. single shot. Stačí jednou vystřelit a můžeme dostat radiografický obrázek, popřípadě difrakční obrázek, který nám řekne něco o struktuře zkoumaného vzorku. Doteď se muselo akumulovat více obrázků, alespoň 30. Akumulace více snímků v jeden obraz je méně přesná, místo ostrého obrazu získáte šmouhu. Nám se podařilo dostat se do režimu, kdy stačí vystřelit jenom jednou, a tím pádem je snímek ostřejší.

V jakých oblastech má tento objev využití?

Co je z našeho hlediska důležité je, že náš systém nepotřebuje jako podobné používané metody obrovský kilojaulový laser, kterých je na světě jen pár. Nám stačí poměrně malý laser, který má skoro každá univerzita. Na základě této publikace – což je snad jen první krok – si může více vědeckých skupin toto vytvářet samo, a dostat tak kvalitnější zobrazování vzorku. Rozhodně je užitečný v analýze biologických vzorků. Mohou ho používat biologové, lékaři i materiáloví inženýři. Dá se také využít ve vývoji výbušnin pro stavbu tunelů. Nás zajímá studium plazmatu, zkoumání exotických jevů například při procesu tavení. Také astrofyzika může lépe zkoumat exotické jevy třeba při nárazu některých těles na Měsíc. Zajímavé by také bylo, kdyby někdo náš výzkum dotáhl dál a začal tuto technologii používat pro difrakční měření, které by mohlo přímo odhalit ultra-rychlé změny ve struktuře krystalických mřížek.

Jakou roli ve Vašem výzkumu hrál Neuron Impuls?

Specificky pro tento experiment byl Neuron Impuls velmi důležitý. Podstatná byla finanční podpora. Z Neuronu jsme financovali studenta, plyn, speciální mixy a trysky. Byl to i „nakopávač“, myslím si, že to, že jsem tu cenu dostala, mi pomohlo získat další granty, je s tím spojená určitá prestiž. Je v tom také zadostiučinění – vědec potřebuje uznání, že nápady které má, a to, co dělá, má nějaký merit. Cena jako Neuron Impuls tomu dává velkou vážnost. A ta publikace sama o sobě dokazuje, že to byla dobrá investice, mělo to výsledek docela zásadní a významný.

Jaké jsou vaše budoucí mise a plány?

Nyní působím na Helmholtzově Technické univerzitě v Drážďanech. Děláme na zajímavém projektu pro jednu z největších fúzních laboratoří, kde se snažíme studovat pomocí rentgenových a protonových svazků právě pohyb elektronů v plazmatu. Co se týče většího pohledu do budoucnosti, pohrávám si s myšlenkou start-upu. Naše zdroje se dají dobře komercionalizovat. Poměrně hodně vědců se teď dává startupovou cestou – mají větší svobodu a lepší financování.

Sledujte naše neuronové sociální sítě