František Zažímal a Tomáš Homola: Slepé uličky a negativní výsledky jsou přirozenou součástí výzkumu

Spolupracujete spolu už sedm let. Jak podle vás vypadá ideální vztah mezi školitelem a doktorandem?

Tomáš Homola (TH): S Františkem se známe ještě z jeho magisterského studia, kdy jsem mu dělal školitele při práci zaměřené na tištěné magnetické vrstvy. Už v tom období bylo zřejmé, že nepatří mezi studenty, kteří jen plní zadání. Pracoval velmi systematicky, uměl si samostatně nastudovat literaturu a často přicházel s vlastními interpretacemi nebo alternativními pohledy na problém. Pro školitele je to důležitý moment, protože tehdy vidíte, že student nepřejímá poznatky pasivně, ale snaží se je konfrontovat s experimentem a formulovat vlastní hypotézy.

Ideální vztah mezi školitelem a doktorandem je podle mě o postupném přebírání zodpovědnosti. Pro doktorské studium je klíčová samostatnost a schopnost formulovat vlastní vědecké otázky – a právě v tomto směru František od začátku rostl. Postupně přebíral stále více zodpovědnosti, a to nejen za samotný experimentální program, ale i za směřování témat, publikace a mezinárodní kontakty.

Důležité bylo, že tuto samostatnost nevnímal jako izolaci, ale jako přirozenou součást vědecké práce. Schopnost plánovat vlastní výzkum, komunikovat se zahraničními partnery a zároveň udržet metodickou disciplínu je jasným znakem vědecké zralosti. V takovém momentu už školitel spíše koriguje směr, než aby řídil každý krok – a to je asi nejlepší indikátor toho, že doktorand přerostl standardní rámec očekávání.

František Zažímal (FZ): Zeptala jste se, jak vypadá ideální vztah mezi školitelem a doktorandem. Nejdříve vám odpovím na otázku, jak by vzájemný profesionální vztah školitele a doktoranda nebo vlastně i studenta na jakémkoliv stupni vypadat neměl.

Během mého studia jsem se dostal do kontaktu s řadou doktorandů na vnitrostátní i mezinárodní úrovni a několikrát jsme se v diskuzích dostali právě k tomuto tématu. Jako hlavní problém jsem často slýchal, že se školitel doktorandovi nemá čas věnovat nebo mají špatné finanční podmínky ve srovnání s množstvím práce. Na druhou stranu občas od školitelů můžete například slýchat stížnosti, že student nepracuje v souladu s jeho vedením.

Protože jsem se během doktorského studia sám stal školitelem, myslím, že alespoň částečně chápu problémy obou stran.

Profesionální vztah školitele a studenta by neměl vypadat tak, že jedna z obou stran je nespokojená. Nakonec je vlastně jedno, s čím konkrétně, pokud obě strany nenajdou východisko.

Klíčem k nalezení cesty pro ideální vzájemný vztah je dle mého názoru správná komunikace a vzájemná empatie. Ideálně ještě před potenciálním začátkem doktorského studia by mělo být jasné, jaká jsou očekávání doktoranda a školitele ohledně zaměření výzkumu a způsobu spolupráce.

Já jsem měl od začátku doktorského studia výhodu, že jsem již s Tomášem Homolou spolupracoval v mé magisterské práci, a tudíž jsem si sám mohl posoudit, zda by mi taková spolupráce vyhovovala i v budoucnu.

Mně osobně vyhovuje si práci organizovat nezávisle, byť konzultace se školitelem ohledně hypotéz nebo metodiky byly velmi přínosné a rád jsem tyto možnosti často využíval. Toto bylo pro mě klíčové, získal jsem svobodu ověřovat a realizovat také mé nápady a zároveň jsem dostal cennou zpětnou vazbu, která mi pomohla s usměrněním. Kromě cenných konzultací musím také ocenit, že Tomáš Homola projevil důvěru v mou práci a pomohl zajistit kvalitní podmínky, co se týče vybavení laboratoře, přístupu k pokročilým laboratorním metodám, cenným spolupracím s výzkumnými týmy na lokální i mezinárodní úrovni a dodatečné finanční podpory, bez které bych se těžko mohl soustředit jen na výzkum.

Mimochodem, podmínky pro doktorandy jsou jiné a komplexní téma. V tomto ohledu jsem vděčný, že konečně po letech dochází ke změně a směřování k lepším podmínkám pro doktorandy v České republice.

Váš výzkum se týká plazmatu, nanomateriálů a čištění vody. V čem konkrétně spočívá?

TH: Pohybujeme se na rozhraní fyziky plazmatu, materiálového výzkumu a environmentálních technologií. Náš výzkum stojí na pevném základu fundamentální vědy, ale témata se snažíme volit tak, aby měla zároveň přirozený přesah do reálných technologických výzev – typicky v podobě nových řešení pro úpravu a čištění vody. František se v tom hloubkově pohybuje na úrovni materiálů a procesů, takže detaily nechám na něm.

FZ: V rámci našeho výzkumu se zabýváme vývojem a testováním nových technologií pro čištění vody, zejména se zaměřením na čištění odpadních vod. Taktéž studujeme procesy a vlastnosti nanomateriálů zodpovědné za rozklad znečišťujících látek. Naším cílem je vyvíjet materiály a postupy, které by překonaly omezení konvenčních technologií využívaných v čistírnách odpadních vod.

Hlavním problémem současných procesů, zejména v terciárním stupni čištění, je jejich nedostatečná účinnost při odstraňování některých látek představujících riziko pro životní prostředí i lidské zdraví. Tyto látky bohužel následně unikají do vodních toků. Příkladem jsou rezidua antibiotik, která přispívají k rozvoji antibiotické rezistence, která je jednou z aktuálních výzev současné medicíny.

Právě na technologie zaměřené na odstraňování antibiotik se v našem výzkumu soustředíme především. Využíváme pokročilé oxidační procesy založené na rozkladu znečišťujících látek pomocí vysoce reaktivních kyslíkových a dusíkových částic, zejména radikálů, jako je hydroxylový nebo sulfátový radikál. Tyto procesy realizujeme prostřednictvím fotokatalýzy pomocí nanomateriálů na bázi grafitického karbon nitridu aktivovaných světlem, peroxymonosulfátu pomocí nanomateriálových katalyzátorů nebo aplikací nízkoteplotního plazmatu.

Vedle pokročilých oxidačních procesů studujeme také odstraňování znečišťujících látek pomocí biokompatibilních adsorbentů připravovaných například ze zbytkové biomasy ovocných plodů – takzvaného  biocharu.

Považuji za důležité zmínit, že se v našem výzkumu nespokojujeme jen s výsledky v modelových systémech znečišťujících látek v destilované vodě, kde často končí výzkum různých laboratoří testujících nové technologie, ale taktéž testujeme čištění reálné odpadové vody.

Do jaké míry váš výzkum ovlivňují aktuální společenské nebo legislativní změny?

TH: Aplikační témata často přicházejí právě v reakci na regulační změny. V oblasti vody se v posledních letech v EU směrnice o komunálních odpadních vodách rozšířila o požadavky na odstraňování mikropolutantů a monitorování mikroplastů či perfluorovaných látek. Pro vědce to vytváří jasný signál, kde je poptávka po nových technologiích.

Já jsem osobně podobné téma řešil i v rámci MSCA projektu zaměřeného na nanomateriály pro čištění vody, takže vím, jak rychle se mohou priority měnit. Pro naši skupinu to znamená, že Františkovo téma má jasný aplikační přesah a zároveň stojí na pevném základu fundamentálního výzkumu – to je z dlouhodobého hlediska nejudržitelnější kombinace.

FZ: Kromě nedávné revize směrnice EU, kterou už zmínil Tomáš Homola, jsou zde další faktory významně ovlivňující motivaci našeho výzkumu.

Za prvé, populace na globální úrovni čelí nedostatku vody. Považuji za alarmující data posledního reportu OSN z roku 2025, který uvádí, že přibližně čtyři miliardy obyvatel planety – to je přibližně polovina populace – zažívají alespoň jeden měsíc v roce vážný nedostatek vody.

Negativní důsledky nedostatku pitné nebo dostatečně čisté vody jsou samozřejmě značné, od snížené produkce plodin až po rozvoj nemocí v důsledku dehydratace. Raději nebudu strašit čísly, kolik úmrtí nebo snížené kvality životní úrovně je spojeno s nedostatkem vody na globální úrovni.

Kromě nerovnoměrného rozložení zdrojů vody v rámci kontinentů a jednotlivých států k nedostatku vody významně přispívá také růst populace, technologický a ekonomický rozvoj, globální oteplování a znečištění vodních toků.

Jedním z cílů agendy OSN je naplnění Cílů udržitelného rozvoje do roku 2030, které se mimo jiné zaměřují právě na zajištění čisté vody a zvýšení efektivity recyklace odpadní vody pro různé aplikace, ať už jde o zavlažování městských ploch, průmyslovou výrobu nebo zavlažování v zemědělství.

Právě výzkum a vývoj efektivních a udržitelných technologií pro čištění odpadních vod může přispět k naplnění těchto cílů.

V rámci mé doktorské práce jsem vypracoval analýzu technologické úrovně čistíren městských odpadních vod na globální úrovni i na úrovni jednotlivých států. Z ní vyplývá, že v současné době konvenční čistírny odpadních vod používají pokročilé technologie pro dočišťování perzistentních znečišťujících látek – například antibiotik, jiných farmak, perfluorovaných látek nebo mikroplastů – ve velmi nízké míře.

Například v EU lze odhadovat, že přibližně dvacet procent všech čistíren městských odpadních vod používá terciální technologii pro dezinfekci patogenních mikroorganismů pomocí chlorace nebo UV záření. Dezinfekce mikroorganismů či částečná mineralizace znečišťujících látek pomocí ozonizace je používána jen ve velmi omezené míře v několika desítkách čistíren.

S přihlédnutím k technologickému a ekonomickému statusu EU je technologická úroveň čistíren městských odpadních vod i pro toto uskupení států celkově nízká. Právě proto zde máme revidovanou směrnici EU, která povede k modernizaci čistíren městských odpadních vod a snáze takovou vodu efektivněji vyčistíme a využijeme. Mohl bych v diskuzi pokračovat dále, například, jaká je situace v Jižní Americe, Africe či Asii. Nicméně snad je zřejmé z toho, co jsem zde řekl, že lze očekávat významné investice do výzkumu, vývoje a implementace nových technologií pro čištění odpadních vod, a to nejen v EU, ale i na globální úrovni.

Vyvinuté technologie v rámci mého doktorského výzkumu mají reálný aplikační potenciál v čističkách odpadních vod, některá konkrétní řešení jejich implementace jsem navrhl v mé doktorské práci.

Váš výzkum tedy posouvá to, po čem je v komerčním sektoru poptávka. Měli by se studenti s tímto aspektem vědy setkávat už během studia?

TH: Základním posláním doktorského studia je posouvat hranice poznání, takže komercializace není univerzální povinností každého doktoranda. Její význam ale roste v oblastech, kde má výzkum přirozený přesah do technologií a praxe – a to je i náš případ.

Doktorandi by podle mě měli mít alespoň základní představu o tom, jak se vědecký výsledek může přetavit do reálné aplikace, i když ne každý se tímto směrem nakonec vydá. František má v tomto směru velkou výhodu – během doktorátu už spolupracoval s několika firmami a osobně zažil rozdíl mezi akademickým a průmyslovým prostředím.

Nemyslím si tedy, že úkolem univerzity je „vychovávat podnikatele“ v úzkém slova smyslu. Spíše by měla doktorandům umožnit pochopit širší kontext jejich práce. V prostředí, jakým je naše centrum CEPLANT, se přirozeně setkávají s průmyslovými partnery, projekty technologického transferu či ochranou duševního vlastnictví. Studenti tak získávají základní orientaci v tom, co znamená patentová ochrana, spin-off společnosti nebo financování technologického vývoje. Ne každý se vydá tímto směrem, ale je užitečné, aby měli představu, jak se vědecký výsledek může přetavit do reálného produktu nebo procesu.

Z vlastní zkušenosti vím, že první kontakt vědce s průmyslem bývá často kulturním šokem – jazyk publikací a jazyk trhu jsou odlišné světy. Pokud univerzita dokáže tento přechod zmírnit, je to pro studenty velká výhoda.

FZ: Já jsem měl to štěstí, že jsem si mohl vyzkoušet spolupráci na projektech s různými firmami – na národní i mezinárodní úrovni. To mi přineslo velmi cenné zkušenosti a také nový pohled na to, jakým způsobem probíhá výzkum ve firmě a v akademickém prostředí.

V průmyslu, alespoň podle mé zkušenosti, jde o to rychle se dopracovat k výsledkům. Naopak v akademickém prostředí se jde více do hloubky, snažíte se pochopit procesy, optimalizovat experimenty a máte více času.

Musím přiznat, že mě dynamika průmyslového výzkumu velice bavila. Je potěšující vidět, že výsledky zkoumání mohou být velmi brzy aplikovány při vývoji funkčních technologií.

Mně osobně se možnosti centra CEPLANT ohledně praxe v průmyslovém výzkumu velmi pozdávají a domnívám se, že je to skvělá příležitost pro studenty vyzkoušet si jinou dynamiku výzkumu.

Výzkum ale často není jen o úspěších, co se výsledků týče. Jak důležité jsou i slepé uličky a neúspěchy?

FZ: O tom bych vám mohl vyprávět dlouho. Ale stručně; v prvním roce doktorského programu jsme vyvíjeli magnetické senzory v rámci konceptu tištěné a flexibilní elektroniky, navazoval jsem na magisterskou práci. Bohužel výsledky ani po přibližně dvou letech bádání nesplnily moje očekávání.

Změnil jsem tedy zaměření na mé aktuální téma vývoje a studia technologií pro čištění odpadních vod. Nebylo to tak, že bych předchozí zkušenosti a znalosti nevyužil. Právě naopak, díky mému působení v materiálovém výzkumu jsem získal přehled v materiálové vědě, který jsem v následujících letech značně zúročil.

Po prvním roce doktorátu jsem pracoval na experimentech na stáži ve Finsku. Bohužel naše hypotézy jsme spíše vyvrátili, oproti tomu, že bych měl pozitivní výsledky. Tedy po roce a půl náročné práce jsem v podstatě neměl žádný pozitivní výsledek.

Pracovat tak dlouhou dobu s velkým nasazením bez pozitivních výsledků je psychicky velmi náročné, bral jsem to ale i jako součást osobního rozvoje. Byť jsem povahou optimista, tyto zkušenosti mě naučily zdravému akademickému pesimismu a jistému nadhledu.

TH: Slepé uličky a negativní výsledky jsou přirozenou součástí výzkumu. Úkolem školitele je neustále vracet pozornost k procesu, ne pouze k výsledku. Výkon je důležitý, zvláště pokud chceme publikovat v kvalitních Q1/Q2 časopisech a obstát v mezinárodní konkurenci, ale tento výkon musí být ukotven v realistickém časovém horizontu a v pochopení, že vědecký růst je nerovnoměrný.

To, co František popsal, je z mého pohledu školitele jedna z nejtěžších, ale zároveň nejdůležitějších fází doktorátu. Viděl jsem, čím si tehdy procházel – data byla získána precizně a metodicky správně, ale nepotvrzovala naše původní hypotézy. Pro mladého vědce je to typicky moment, kdy se rozhoduje, zda u vědecké práce zůstane, nebo ji vzdá. Právě v takových chvílích se ukazuje vnitřní odolnost a schopnost vytrvat – a to jsou vlastnosti, které žádný kurz ani článek nenahradí.

Pro mě jako školitele je klíčové tuto fázi otevřeně pojmenovat. Snažím se doktorandům vysvětlovat, že negativní výsledek není selhání, ale informace, která zpřesňuje směr dalšího výzkumu. Pokud jsou data získána precizně a metodicky správně, mají hodnotu bez ohledu na to, zda potvrdí původní hypotézu. Právě ten Františkův zdánlivě „neproduktivní“ rok a půl ve skutečnosti vytvořil pevný metodický základ pro pozdější experimenty a pomohl mu formulovat mnohem přesnější výzkumné otázky.

Balanc mezi nárokem na výkon a ochranou mladého vědce tedy vnímám jako kombinaci dvou věcí: nastavovat ambiciózní, ale realistické cíle a zároveň vytvářet bezpečný prostor pro selhání.

Přesto může být výsledkem doktorského studia i velké množství publikací – František je aktuálně autorem nebo spoluautorem 25 publikací v prestižních časopisech. Jak je možné toho dosáhnout?

FZ: Právě po roce a půl od začátku mého doktorského studia došlo ke zlomu. Konečně jsem začal dosahovat pozitivních výsledků. Dlouhým procesem učení, metodou pokusu a omylu a, troufnu si tvrdit, i mou vytrvalostí jsme už hypotézy nevyvraceli, ale potvrzovali.

Chtěl bych zároveň zdůraznit, že jsme byli s Tomášem Homolou první v naší výzkumné skupině, kteří s tímto výzkumem začali. Museli jsme vybudovat laboratorní zázemí, osvojit si metodologii výzkumu a navázat spolupráce, abychom náš výzkum mohli realizovat. To samozřejmě přináší jisté úsilí.

Když jsem poprvé viděl pozitivní výsledky, byl to velmi naplňující pocit – byl to pro mě další akcelerátor práce. Od toho zlomu už šel výzkum rychle a podařilo se nám publikovat velké množství prací v Q1/Q2 časopisech, celkem už jich je 25 a dalších 5 je aktuálně v recenzním řízení.

Faktorů, které za tímto číslem stojí, je několik. Téma čištění vody, nanomateriálů a fyziky plazmatu je velmi perspektivní, protože řeší aktuální společenské a technologické problémy. Dalším faktorem bylo, že jsme navázali kvalitní spolupráci s řadou skupin. Rád bych zmínil excelentní výzkum se skupinou Oliviera Monforta a Shalu Atri, kteří mi díky spolupráci na výzkumu čištění vody a vývoji nanomateriálů mnoho předali.

Snad nakonec mohu zmínit i vlastnosti, které člověk potřebuje mít k dosažení takových výsledků. Samozřejmostí je pracovitost. Jsem zvědavý, zajímá mě, jak a proč věci fungují do hloubky, snažím se práci dělat precizně a nevzdávám se snadno. V moderním pojetí doktorského studia je velmi důležité umět si dobře organizovat čas a práci, protože úkolů je opravdu hodně. A do toho nesmíte zapomínat žít také mimo kancelář, work-life balance je klíčový pro udržení zdraví, pohody a pracovního výkonu.

TH: František zmínil perspektivnost tématu a vlastní zvědavost – já bych k tomu přidal ještě jednu věc, která tu poslední skupinu vlastností rozhodla. Není zvyklý spokojit se s prvním funkčním výsledkem. Snaží se pochopit, proč to funguje, a teprve potom hledá praktický přesah – a to z dat dělá příběh, který obstojí v recenzním řízení Q1 časopisů.

K tomu se přidává mezinárodní rozměr oboru; naše téma má dnes silnou globální komunitu, takže stáže a spolupráce přirozeně vedou ke spoluautorství. Pro doktoranda je to multiplikační efekt, který sám o sobě ale nestačí – bez té vnitřní důslednosti by se to v této kvalitě nesložilo dohromady.

František už také během doktorského studia vedl bakalářské studenty a gymnazistku v rámci středoškolské odborné činnosti (SOČ). Co může taková zkušenost doktorandovi nabídnout?

FZ: Vedení studentů pro mě bylo spíše potěšením. Dostávám od nich otázky, které by mě samotného často ani nenapadly. Nutilo mě to zamyslet se nad věcmi z jiného pohledu, což může být někdy obohacující.

Samozřejmě je to na úkor času, který tomu musíte věnovat. V naší výzkumné skupině vznikla poptávka po mladých bakalářských studentech, kteří by se mohli zapojit do výzkumu. S dalšími kolegy jsme si je rozdělili a mentorovali je.

Středoškolská studentka Anna Podmanická nás kontaktovala ohledně možnosti vypracovat SOČ spojenou s výzkumem plazmatu. Já jsem se na dotaz ozval a stal jsem se školitelem její práce. Práce i čas se zúročily, studentka získala několik ocenění, a to i na mezinárodní úrovni.

S Annou dále spolupracujeme a plánujeme pokračovat ve výzkumu technologií pro čištění vody. V této souvislosti jsme získali finanční podporu z grantu UNESCO, na projektu se bude podílet také s Tomášem Homolou a Areej Fatimou, mojí kamarádkou a kolegyní z doktorátu.

TH: To, že František vedl bakalářské studenty a stal se školitelem středoškolačky Anny Podmanické, která získala mezinárodní ocenění, a že na navazující výzkum dokázali společně získat grant UNESCO – to jsou pro mě jasné indikátory toho, že z něj roste nejen vědec, ale i budoucí lídr.

Mentoring vyžaduje něco jiného než vlastní výzkum; schopnost empaticky komunikovat, organizovat práci druhých a motivovat tým, aniž by člověk používal autoritu. František tuto roli zvládá překvapivě přirozeně – dokáže mladším studentům předat nejen technické znalosti, ale i způsob přemýšlení nad experimentem, což je dovednost, kterou si většina vědců osvojuje až po několika letech samostatné práce.

Když se ohlédnu za těmi sedmi lety spolupráce, nejvíc na něm oceňuji kombinaci tří věcí, které se málokdy potkávají u jedné osoby. Za prvé hloubku vědeckého myšlení – nikdy se nespokojí s prvním funkčním výsledkem a snaží se pochopit, proč něco funguje. Za druhé metodickou disciplínu a vytrvalost – i v období, kdy data nepotvrzovala naše hypotézy, dokázal udržet kvalitu experimentální práce. A za třetí cit pro praktický přesah – má dobrý odhad na to, kde končí základní výzkum a kde začíná aplikace, a dokáže mezi těmito dvěma světy plynule přecházet.

Tato kombinace je v experimentální fyzice a materiálovém výzkumu vzácná a je hlavním důvodem, proč u něj vidím potenciál pro samostatnou vědeckou kariéru.

František je zároveň reprezentantem generace mladých vědců, která pro mě znamená velkou naději do budoucna. Jsou mezinárodně orientovaní, přirozeně pracují v angličtině, neostýchají se navázat kontakt se zahraničními skupinami a vnímají interdisciplinaritu jako samozřejmost. Zároveň silně přemýšlejí o společenském a environmentálním dopadu své práce – nestačí jim publikovat kvalitní článek, chtějí rozumět tomu, kde se jejich výzkum může reálně uplatnit. Posun od hierarchického modelu vedení k partnerství je pro tuto generaci typický a podle mě je to změna k lepšímu.

Pokud bych měl Františka charakterizovat jednou větou, je to vědec, který dokáže spojovat hloubku fundamentálního myšlení s orientací na reálný dopad a zároveň přirozeně roste do role lídra další generace.

Pro univerzitu i pro centrum CEPLANT je takový absolvent ideální vzor toho, jak by měla vypadat příprava nové generace vědeckých pracovníků – a jsem rád, že jsem se mohl na jeho cestě sedm let podílet jako školitel.

Autorka: Adéla Lerchová

Zdroj: Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity

Tomáš Homola působí jako docent na Ústavu fyziky a technologií plazmatu Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity (PřF MU), kde je zároveň zástupcem ředitele pro aplikovaný výzkum centra CEPLANT. Částečně působí také na Ústavu fyziky plazmatu Akademie věd ČR v Praze. V letech 2022–2025 získal projekt Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA) zaměřený na nanomateriály pro čištění vody. V současné chvíli je kromě Františka Zažímala školitelem i dalších tří doktorských studentů.

František Zažímal na Ústavu fyziky plazmatu a technologií PřF MU nedávno dokončil doktorský program Fyzika plazmatu. Během doktorského studia dosud publikoval 25 článků v impaktovaných Q1/Q2 časopisech jako první autor nebo spoluautor. Mimo jiné mentoroval bakalářské studenty a odborně vedl výzkum středoškolské studentky, která za svou práci získala řadu prestižních ocenění. Za mimořádné úspěchy doktorského studia obdržel Cenu děkana PřF MU pro nejlepšího studenta doktorského studijního programu.