facebooktwittergoogleinstagram

Věda a výzkum

Portál Vědavýzkum.cz - Nezávislé informace o vědě a výzkumu

IOCB Tech, s.r.o. - hlavní partner portálu Vědavýzkum.cz

Hlavní partner portálu
facebooktwittergoogleinstagram

Elektronová mikroskopie, chlouba Česka

24. 4. 2017
Elektronová mikroskopie, chlouba Česka

Zhruba třetina světových mikroskopů má původ v Brně, kde sídlí společnosti Tescan, FEI, Delong Instruments i Ústav přístrojovové techniky Akademie věd ČR. První československé mikroskopy byly vyvinuty v padesátých letech minulého století. Dnes do světa míří více než 90 % vyrobených přístrojů.

Může za to nejspíš náhoda – a spousta talentu. Díky obojímu je dnes Brno – potažmo i celé Česko – opravdovou velmocí ve vývoji a výrobě mikroskopů. Firmy Tescan Orsay, FEI či Delong Instruments jsou pojmem a podílejí se skoro na třetině světové produkce... Ale popořádku. Letos je tomu už sedmdesát let, kdy se do Brna dostal v rámci poválečné pomoci první elektronový mikroskop. Jeho princip vymyslel v roce 1931 německý inženýr Ernst Ruska, jehož nápady byly až po dalších 55 letech (!) oceněny Nobelovou cenou.

Elektronové „drobnohledy“, tak vhodné k pozorování materiálů i živých tkání, začali v Brně rozvíjet tuzemští experti, takže zásluhou týmu profesora Aleše Bláhy a jeho studentů Armina Delonga, Vladimíra Drahoše, Ladislava Zobače a dalších byly již roku 1951 připraveny první československé mikroskopy s označením BS241, záhy sériově vyráběné. Tři roky nato přišli čeští elektronoví optici s novým prototypem stolního elektronového mikroskopu (Tesla BS 242), kterého si všiml celý svět – na výstavě EXPO 1958 v Bruselu získal zlatou medaili a během dvaceti let bylo vyrobeno přes tisíc kusů, které zamířily do dvaceti zemí světa.

Ústav přístrojové techniky (ÚPT) Československé akademie věd, předchůdkyně dnešní Akademie věd ČR, s firmou Tesla vyráběl mikroskopy od svého vzniku v lednu 1957. Pozdější ředitel Delong stál spolu s Drahošem, tehdejším vedoucím oddělení elektronové optiky, za prudkým rozvojem důležité disciplíny. „Byly postaveny unikátní prozařovací, emisní i rastrovací elektronové mikroskopy a současně byla řešena také problematika vysoce stabilních proudových a vysokonapěťových zdrojů, problémy vakua a později ultravysokého vakua a také analýzy zbytkových plynů,“ popisují vývoj webové stránky dnešního ÚPT.

Časem vznikly úspěšné modely transmisního elektronového mikroskopu Tesla BS 413 s rozlišením až 0,6 nm a mnohé další, jež byly známy i za „železnou oponou“. Od roku 1982, kdy byl vyvinut a postaven elektronový litograf, byl brněnský ústav ostatně v čilejším kontaktu i se západním zahraničím, protože jej začal pravidelně navštěvovat profesor Tom Mulvey z University of Aston v Birminghamu (v nekrologu deníku The Independent z 23. února 2010 byl označen za naprosto klíčovou postavu rozvoje elektronové mikroskopie – a to nejen obecně, ale jmenovitě i pro české prostředí v době komunistické vlády).

Mikroskopy v čase svobody

Na takto robustních a dlouholetých základech mohli brněnští vědci stavět i po Sametové revoluci v listopadu 1989. Ústav přístrojové techniky byl ovšem výrazně redukován – z 250 pracovníků zůstaly asi jen dvě pětiny z nich – a zaměřil se více na základní výzkum, nikoliv na ten aplikovaný. Dnes však má ústav Akademie věd celou řadu mezinárodních partnerství a spoluprací: samozřejmě včetně mnoha hi-tech firem, brněnské hráče nevyjímaje...

Z trosek Tesly Brno vzešlo několik firem. Delongův žák a spolupracovník Vladimír Kolařík dal vzniknout v roce 1990 společnosti se jménem známého profesora Delonga a do názvu přidal ještě to, co uměl nejlépe: Instruments. „Začátky byly hodně těžké, neměli jsme vlastní produkt. Rozpracované projekty jsme si nemohli z Tesly odnést,“ popsal předloni Kolařík v časopise Ekonom, jak nejprve podnikal jako fyzická osoba a po dvou letech vytvořil se dvěma společníky „eseróčko“. Dnes je to akciová společnost, která se věnuje vývoji špičkových přístrojů a nabízí i několik typů nízkonapěťových elektronových mikroskopů (LVEM 5 či LVEM 25). Loni v říjnu firma informovala, že druhý jmenovaný model byl testován v berlínském Ústavu Roberta Kocha pro identifikaci virových patogenů. Samotný Delong, doyen mikroskopie a také iniciátor vazeb špičkové vědy s vyspělým průmyslem, se dočkal mnoha poct: ocenění Česká hlava (2005) i státní medaile Za zásluhy (2015).

Světoví lídři z Moravy

Z téže líhně a pod rukama pětice bývalých tesláckých zaměstnanců se v roce 1991 zrodil Tescan – ano, složenina slov „Tesla“ + „sken“. Firma původně mikroskopy jen opravovala, ale posléze je začala i sama vyrábět. V roce 2013 se společnost spojila s francouzskou Orsay Physics, takže dnes už jde o Tescan Orsay Holding, byť český vklad převládá. Jde o naprosto globální byznys: rastrovací elektronové mikroskopy (SEM) s modrým firemním logem slouží v laboratořích a ústavech více než osmdesáti zemí. Mají už přes 2500 instalací a umožňují vědcům i technikům nedestruktivně nahlížet do struktur materiálů až na „nanoúroveň“. Díky excelentnímu rozlišení jsou přístroje jako MAIA3 nebo GAIA3 využitelné pro materiálový výzkum kovů i polymerů, ale i pro biomedicínské inženýrství, chemii a farmacii. I proto už mají Brňáci své zastoupení v USA, Velké Británii, Číně, Brazílii, Francii a Beneluxu. Za rok 2011 byl ředitel Jaroslav Klíma vyhlášen Podnikatelem roku v Jihomoravském kraji.

Krátce po revoluci vznikl pod hradem Špilberkem i třetí podnik věnující se elektronovým mikroskopům, který v roce 1996 koupila společnost Philips – a následně se tato divize dostala do rukou americkému kolosu Thermo Fisher Scientific (dříve FEI). Firma je dnes světovým lídrem v oboru a český závod FEI Czech Republic má na mnohamiliardových obratech stěžejní podíl. Váží si toho i město. „Elektronová mikroskopie patří mezi pět prioritních oborů Regionální inovační strategie Jihomoravského kraje. Více než třicet procent všech elektronových mikroskopů na světě je vyrobeno v Brně. Jedná se o stěžejní specializaci a unikát, kterým se město profiluje v Česku i v zahraničí,“ uvedl Jaroslav Kacer, náměstek primátora. Brno chce výhledově zvýšit povědomí o mikroskopii i mezi občany.

Všechny tři společnosti své hi-tech výrobky především vyvážejí – do světa míří více než devadesát procent přístrojů. V posledních letech řada nákladných zařízení, některá i za 30 milionů korun, zamířila do perfektně vybavených nových vědeckých center, jež za peníze z Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace (OP VaVpI) vznikla po celém Česku – kupříkladu i do Středoevropského technonologického institutu (CEITEC). Taktéž v Brně.

Peníze nejen do ALISI

Při akademickém Ústavu přístrojové techniky vyrostlo také jedno středisko. Jmenuje se ALISI, stálo 513 milionů korun a jeho cílem jsou aplikované výsledky v oblasti diagnostiky a nových technologií – kromě jiného včetně zpracování biosignálů nebo právě nejmodernější elektronové mikroskopie a litografie. I mateřský ústav spolupracuje nejen s univerzitami, vychovává doktorandy, ale spolu s průmyslovými podniky už vyvinul řadu přístrojů. O tom svědčí trojí vítězství v soutěži o Cenu Wernera von Siemense, naposledy v roce 2016.
Tým vědců ze skupiny Environmentální elektronové mikroskopie ÚPT vedený Vilémem Nedělou získal nedávno i prestižní cenu Japonské mikroskopické společnosti (Wabunshisyo) za vynikající článek v odborném časopise Kenbikyo. Práce popsala originální metodu, díky níž lze pozorovat živé organismy v elektronovém mikroskopu, aniž by je to „stálo život“. Metoda posouvá hranice elektronové mikroskopie směrem k šetrnějšímu způsobu studia živé přírody a má značný aplikační potenciál: od vývoje materiálů, přes rostlinnou biologii, chemii až po léčiva. Umožnil to unikátně konfigurovaný mikroskop FEI Quanta 650FEG.

ÚPT si dobře vedlo v mezinárodním hodnocení ústavů Akademie věd ČR za léta 2010 až 2014, kdy bylo hodnoceno všech pět skupin oddělení elektronové mikroskopie. Evaluátoři v reportu píší, že mnoho „výzkumných výsledků je na nejvyšší úrovni... a řada výstupů je originálních a esenciálních v mezinárodním měřítku“. Poměr mezi základním a aplikovaným výzkumem „je vyrovnaný“, výzkum je „bez pochyby velmi důležitý“, píší hodnotitelé. Po sedmi dekádách od doručení prvního mikroskopu do Brna to zní jako báječná zpráva.

 

Autor: Martin Rychlík

Tento článek byl zveřejněn v anglické verzi na webu www.czech-research.com.