Slova nobelisty Ernesta Rutherforda o tom, že vědecký objev nemá žádnou hodnotu, pokud jej nelze vysvětlit barmance, vystihují nedávné úspěchy Libora Šmejkala. V soutěži Falling Walls získal ocenění Průlomový vědecký objev roku 2023 za své teoretické práce v oblasti altermagnetismu a nedisipativní nanoelektroniky. Objevy dokázal vysvětlit široké veřejnosti přirovnáním nové formy magnetismu k tanci labutí.
Jeho vědecká dráha dokládá důležitost rolí učitelů a mentorů a symbolizuje odhodlání objevovat a přispívat k vědeckému poznání.
V soutěži Falling Walls jste v silné konkurenci získal ocenění Science Breakthrough of the Year 2023 (Průlomový vědecký objev roku 2023). Mohl byste nám přiblížit svou přípravu a průběh soutěže?
Celé to vzniklo v Drážďanech po konferenci v baru, kde jsem kamarádovi vysvětloval, co zrovna děláme za výzkum, a on se rozhodl mě nominovat do Falling Walls. Měl jsem radost, že jsem dostal příležitost prezentovat komunitu, která se vyvinula ve FZU a dnes už na mnoha místech na světě kolem našeho výzkumu magnetické kvantové hmoty, a hlavně mě bavilo, že se jedná o úplně jiný formát, než je člověk běžně zvyklý z konferencí. Berlínská nadace Falling Walls umožňuje vědcům předvést, že aktuálně pracují na něčem, co může být užitečné pro naši společnost. Z původní tisícovky nominovaných vědců postoupilo po výběru poroty pouze třicet finalistů v šesti kategoriích a v dalších dvou kolech se výběr postupně zužoval.
V Berlíně jsem měl dvě přednášky, jednu za ocenění práce, což byla obecná přednáška pro všechny účastníky, a druhou, více vědecky zaměřenou. S řešením, jak vysvětlit naše komplikované magnety co nejširšímu publiku, mi pomáhali dva odbornici na přípravu prezentací v byznysu, což bylo velmi užitečné. Při brainstormingu jsme se propracovali k návrhu, že začnu neviditelnými silami magnetů, kdy ukážu, že existuje něco, co nevidíme, ale můžeme to cítit, a skončím rozdělením spinů, které vysvětlím na tančícím páru. Taneční pár se nakonec dělí a tanečníci se vydávají do dvou různých směrů do publika, podobně jako dva typy spinů tečou dvěma směry v našich magnetech. Z nadšených reakcí doufám, že se našim skvělým tanečníkům podařilo demonstrovat, jak náš výzkum magnetů může být užitečný nejen pro základní poznání, ale i pro budoucí nízkoztrátovou elektroniku.
Ve fyzice se vědci většinou zabývají buď experimentem, aplikacemi, nebo teorií. Vy jste se rozhodl pro spojení směrů, zdá se, že máte v oblibě trojboj…
Nastupoval jsem na Masarykovu univerzitu s představou, že chci dělat jak experiment, tak teorii, ačkoli to jsou na univerzitě dva nezávislé obory, a přál jsem si najít ještě třetí směr, který by měl blízko k technologiím. Na doktorát jsem si hledal téma, které by co nejvíce odpovídalo této kombinaci, a zaujaly mě světové úspěchy Tomáše Jungwirtha.
Když jsem zjistil, že Tomáš působí také v České republice ve Fyzikálním ústavu, přišel jsem za profesorem Václavem Holým z Univerzity Karlovy a říkal jsem mu, že bych chtěl dělat doktorát u Tomáše. A následovala otázka: „Proč by Tomáš měl chtít tebe jako doktoranda, když ani nemá otevřené pozice?“ Pak ale vytočil Tomášovo číslo, za což mu velmi děkuji, předal mi ho, a tak jsem začal: „Tady Libor, chtěl bych u vás dělat doktorát.“ Tomáš byl překvapen, pak ale navrhl setkání a myslím si, že jsme si jak po lidské, tak vědecké stránce sedli, a to byl před deseti lety začátek našeho společného výzkumu.
Jak vypadá život vědce, který současně působí nejen ve Fyzikální ústavu Akademie věd, ale i v Mohuči na Univerzitě Johannese Gutenberga?
V současné době provádíme s našimi kolegy kvantové mechanické výpočty a snažíme se navrhovat a koordinovat experimenty, které by je mohly ověřit. Posledních několik měsíců ale vlastně trávím z velké části psaním grantu, což mě baví, ale úplně jiným způsobem než objevování. Je užitečné, aby vědec už měl nějaký grant, aby mohl trávit čas psaním dalšího. Jako spoustu jiného jsem se to naučil od Tomáše, ten je úplně brilantní stratég, který ví, jak věci zkoordinovat předtím, než se stanou.
Velkou část tvoří také vědecké spolupráce. V Praze i Německu máme granty, do kterých je zahrnuto dvacet výzkumných skupin, ale celosvětově máme stovky úžasných spoluprací, jejichž počty neustále narůstají. A to i díky iniciativě Jairo Sinovy, který na univerzitě v Mohuči organizuje několik konferencí ročně, během nichž se vytvářejí další nové spolupráce.
Kdybychom se vrátili ke všednímu životu vědce a nedávným objevům…
Mám obrovskou radost, že pracuji v prostředí, které vytvářeli Tomáš nebo Jairo a kde neexistují hranice nalézání nových vědeckých řešení. Například máme možnost být přímo u řešení experimentu kdekoliv na světě, pokud je to potřeba. S našimi kolegy je skvělá spolupráce, jedni nám dokážou předem říct, zda jsou experimenty realistické, druzí zase vyrobí materiály navrhnuté u nás na počítači atom po atomu. Je to velmi dynamický proces, ráno vstanu a chci vědět, jak třeba dopadl výpočet nebo jestli se podařilo měření.
Teď nám s Tomášem vyšel článek v časopisu Nature, na kterém jsme pracovali v podstatě deset let. Objevili jsme novou třídu magnetu, tzv. altermagnety, a zjistili jsme, že spiny se v takovém materiálu rozdělí, což může být velmi užitečné pro spoustu aplikací ve vědě a technice. Předpověděli jsme, že rozdělení je velmi silné – atomární pole v našich magnetech jsou tisíckrát silnější než pole ledničkového magnetu. Samotná předpověď přilákala hodně pozornosti, protože předtím lidé nečekali, že by to šlo. My jsme ale měli štěstí, že jsme potkali Juraje Krempaského a jeho kolegy ze Švýcarska a společně jsme vymysleli, jak by naše předpovědi rozštěpených spekter šlo ověřit fotoemisí na synchrotronu. Když Juraj provedl měření, bylo to úplně přesně tak, jak jsme předpověděli. Když vidíte, že reálné elektrony a vlnové funkce se opravdu chovají, jak si myslíte, pohybujete se v té chvíli na hranici lidského poznání. To je pro mě velmi vzrušující pocit, který bych klidně přirovnal k radosti z lyžování nebo gólu ve fotbale.
Jak si mám představit vaši pracovní dobu?
Nyní se snažíme dokončit granty, takže pracuji docela intenzivně. Vstanu tak v sedm a spát chodím o půlnoci, a když odečtu nepracovní činnosti, máme to nějakých třináct hodin. Ale ani mi to nepřijde, protože mě to velmi baví. Mimo práci se mi daří vyčlenit si čas na sport, posilovnu nebo zájem o jiné obory.
Na co se těšíte v posilovně?
Oblíbený cvik je mrtvý tah, pomáhá to udržovat se v dobré fyzické, ale i mentální kondici, protože to hodně rozproudí krev. Ale upřímně nejvíce se těším na čtení, které si beru s sebou. V současnosti čtu Baťův životopis, ačkoli je to o úplně jiném oboru, je to inspirativní. Rád se naučím, jak převzít něco užitečného z jiného oboru a aplikovat to ve vědě.
Vzpomínáte si, kdo měl největší vliv na vaše počáteční rozhodnutí věnovat se fyzice?
Už jako malý jsem měl zájem skoro o všechno, co se dalo studovat. Měl jsem štěstí, že rodiče nepřímo podporovali moji zvídavost a nechávali mi absolutní svobodu volit si zájmy. Myslím, že pokud se chcete něčemu, třeba byznysu seriózně věnovat, tak je lepší ho dělat prakticky. Ve fyzice to je ale docela složité, nemůžete si jen tak půjčit laser. Proto jsem se na gymnáziu účastnil soutěží a olympiád v matematice a fyzice, až jsem objevil Turnaj mladých fyziků. Na soutěž velmi rád vzpomínám, je totiž oproti běžným soutěžím, kde student jen dostane zadání a to vypracuje, daleko bližší reálné vědě, protože je požadována týmová spolupráce, pracujete na problémech, které třeba ani nemají jasné řešení.
Rád bych v této souvislosti vyzdvihl dlouholetého ředitele Mendelova gymnázia v Opavě Petra Pavlíčka. To on přivedl na gymnázium kolegu, jenž nás do turnaje zapojil. Poprvé jsem se účastnil ve třetím ročníku a hned jsme postoupili do světového kola pořádaného v Koreji. Před 15 lety to ještě nebyla zaběhaná věc, takže jsme sháněli s ředitelem finance, abychom se do Koreje na soutěž dostali, naštěstí nás na poslední chvíli podpořila Kofola.
Jaké byly vaše dojmy z účasti v turnaji?
Pamatuji si hodně nadšení a myslím, že jsme tehdy byli velmi soutěživí. Také jsme potkali spoustu kamarádů z různých zemí, vybavuje se mi například zápas ve fotbale s brazilským týmem. Soutěž samotná byla velmi zajímavá, protože problémy jsou otevřeně formulované. Každý tým na řešení pracuje pět až šest měsíců a má většinou úplně jiný postup. Díky soutěži jsem pochopil, jak moc je důležité mít nejen kvalitní vědu obsahově, ale také být schopný ji komunikovat a shánět financování. Z dob turnaje mi zůstala řada kamarádů dodnes, se kterými se běžně vídáme, a často na mezinárodních kongresech potkávám vědce, kteří se také na střední škole účastnili této soutěže.
https://www.youtube.com/watch?v=FKD_ZCQzFog
Foto: Falling Walls Foundation
Zdroj: Fyzikální ústav Akademie věd ČR
Libor Šmejkal je výzkumným vedoucím skupiny INSPIRE ve Fyzikálním ústavu Univerzity Johannese Gutenberga v Mohuči a vědeckým pracovníkem Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. Vystudoval teoretickou a experimentální fyziku v Brně a ve Vídni a získal doktorát v Akademii věd a na Univerzitě Karlově v Praze. V současné době se Šmejkal věnuje výzkumu topologické a magnetické kvantové hmoty, vývoji teoretických fyzikálních nástrojů pro studium funkční kvantové hmoty na superpočítačích, objevování nekonvenčních magnetických krystalů, vývoji materiálů a koncepčních zařízení, které mohou přispět k udržitelné nanoelektronice budoucnosti.
Získal ocenění Falling Walls Science Breakthroughs of the Year 2023 za teoretickou práci v oblasti altermagnetismu a nedisipativní nanoelektroniky. V roce 2021 získal Cenu pro mladé vědce udělované Evropskou asociací pro magnetismus a Cenu Doctorandus za přírodní vědy udělované v rámci České hlavy. V roce 2020 obsadil druhé místo v kategorii Nejlepší disertační práce Ceny Wernera von Siemense.
Na konci našeho rozhovoru je vidět, že se Šmejkal nemůže dočkat přispět k dalšímu rozvoji výzkumu. Jeho přátelé a kolegové mu doporučují, aby si vzal pauzu, Šmejkal ale říká: „Víte co udělali Beatles potom, co vyprodukovali úspěšné album? Začali pracovat na dalším.“
- Autor článku: ne
- Zdroj: Akademie věd ČR
