Vědu dělají lidé a lidi pohání vášeň. Vášeň sama ale pro dobrou vědu nestačí, říká Vinicius Santana

Vinicius Santana, brazilský vědec, který se zabývá oblastí na samém pomezí fyziky a chemie, konkrétně aplikací elektronové spinové rezonance (ESR), je od roku 2018 součástí skupiny Magnetooptické a THz spektroskopie na CEITEC VUT vedené Petrem Neugebauerem. Talentovaný mladý vědec vysvětluje, jak se k tomuto vysoce interdisciplinárnímu výzkumu dostal, a nastiňuje své plány poté, co od Grantové agentury České republiky (GAČR) získal prestižní grant JUNIOR STAR 2024.

Jak dlouho jste v Brně a jak jste se sem dostal?

Do Brna jsem přijel v lednu 2018, abych se připojil ke skupině Petra Neugebauera. Právě získal ERC Starting Grant na vývoj vysokofrekvenčního elektronového spinového rezonančního (HF-ESR) spektrometru s vysokým magnetickým polem, jediného svého druhu v České republice a – do jisté míry – s celosvětově unikátními možnostmi rychlých frekvenčních záběrů pro studium spinové dynamiky. Byla to neuvěřitelná cesta, při které jsem se podílel na konstrukci nového spektrometru od nuly. Ještě před příjezdem, v září 2017, jsem podal svůj projekt do programu Marie Sklodowska-Curie Actions (MCSA) na mobilitu zahraničních výzkumných pracovníků. Projekt nebyl vybrán, přestože ho považovali za vynikající. Proto byl zafinancován Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy (MŠMT) prostřednictvím Evropského sociálního fondu. Od té doby se věnuji aplikaci elektronové spinové rezonance (ESR) k řešení problémů v různých vědních oborech se zaměřením na molekulární magnetismus.

Mohl byste popsat své současné výzkumné projekty?

Spolupracuji s různými skupinami a projekty na využití ESR pro sledování radikálů v chemických reakcích a při studiu přenosu náboje v katalytických procesech. Tato technika je někdy jediným zdrojem pro vysvětlení mechanismů, které vedou k optimalizaci systémů dotýkajících se našeho každodenního života, jako je vývoj léčiv, úprava vody a nové technologické materiály. Podílím se také na projektech, kde pomáhám charakterizovat defekty a dopanty v oxidech k různým účelům, jako jsou barviva, piezoelektrika a katalyzátory. V současné době jsem členem týmu v projektu GAČR EXPRO zaměřeném na zdokonalení NMR technik s využitím ESR, které by mohly mít dopad na lékařskou diagnostiku, a v dalším projektu GAČR Standard zaměřeném na přípravu, charakterizaci a nanášení nových jednomolekulových magnetů (SMM) na povrchy. Tyto sloučeniny jsou slibnými kandidáty, které by mohly v budoucnu nahradit velké magnetické domény v paměťových zařízeních molekulárními jednotkami schopnými uložit jeden bit informace, čímž by výrazně narostla hustota i účinnost ukládání informací. Mám bakaláře, magistra i doktorát z fyziky, ale vždycky jsem pracoval na pomezí chemie a fyziky, charakterizoval nové materiály a zajímal se zejména o charakteristiky magnetických jevů ve spektrech elektronové spinové rezonance (ESR). Především se zaměřuji na molekulární krystaly, zejména na ty, kde pole spinů v molekulách dávají vzniknout různým kvantovým fázím, které se dají řídit zvenčí aplikací magnetického pole.

Je to skvělá příležitost, jak posunout kariéru z juniorního postdoktoranda na juniorního vedoucího skupiny. Práce v laboratoři a analýza dat mě opravdu baví a hodlám tyto úkoly plnit i nadále. Je ale skvělé, že teď budu moct koordinovat tým, který se mnou bude pracovat na cíli projektu, který se týká výroby a charakterizace vhodných molekulárních krystalů se slabě vázanými spiny k demonstraci/odhalení exotických jevů, kvantového provázání a fázových přechodů. Můj návrh je modulovat interakci mezi molekulami v krystalu tak, že budeme měnit velikost interakce mezi nimi a vytvářet tak sítě provázaných molekul. Toho chci dosáhnout tím, že aplikuji metodiky ESR v širokém rozsahu frekvencí a při vysokých magnetických polích. V práci mě motivuje, vlastně mě to motivovalo i na počátku kariéry a vůbec jsem se tak dostal k tomuto oboru, objasňování nečekaných vlastností v klasických ESR spektrech magnetických materiálů. Tyto výstupy se dají uplatnit i v oblasti molekulárního magnetismu, protože nám do ESR přinášejí nové metodiky, díky kterým umíme vysvětlit chování a pozorovaná data u nových sloučenin. Budeme také vyvíjet nové držáky na vzorky, takže náš projekt vlastně propojuje strojírenství, fyziku a chemii. Jedním našich z cílů je ukázat, že v těchto molekulárních krystalech existují kvantové fáze, které se dají vyladit pomocí orientace vnějšího magnetického pole, a studovat dynamiku spinu v těchto fázích, aby se prokázalo, že mají zvýšenou dobu koherence, a že se tyto systémy dají potenciálně využít jako kvantové bity.

Mohl byste popsat možné praktické využití vašeho výzkumu?

Dlouhodobým cílem a mou vizí je v rámci tohoto projektu výroba a charakterizace nových molekul, které by mohly mít využití jako kvantové bity (qubity), což jsou základní jednotky kvantového počítače. Tato technologie by měla na společnost nejrůznější dopady, protože by umožnila rychlejší a efektivnější výpočty, bezpečnou komunikaci a přesné snímání. Pro tento účel musí mít materiály zvýšenou dobu koherence, což je doba, po kterou dovedou udržet daný kvantový stav, což umožňuje logické operace. Budeme navrhovat a charakterizovat řadu nových sloučenin, které by nakonec mohly dosáhnout požadovaných výsledků.

Je důležité si uvědomit, že vědu dělají lidé a nás všechny pohání nějaká vášeň. Samotná vášeň ale nestačí k tomu, abyste přilákali dobré lidi. Rovnováha mezi pracovním a soukromým životem a dostatek času do hloubky uvažovat o problémech, kterým ve výzkumu čelíme, jsou stejně důležité jako tvrdá práce. Pracovní podmínky mají obrovský vliv jak na naši duševní pohodu, tak také na naše výsledky. CEITEC například poskytuje vynikající prostředí, má skvělou infrastrukturu, takže se můžeme soustředit na naši výzkumnou práci, a to je opravdu skvělé. Vnímám trend, který po celém světě nyní získává velkou pozornost, zaměřený na duševní zdraví postdoků, zlepšování pracovních podmínek, zvyšování platů a tak dále. Skupina Nature o tom publikovala sérii článků (Postdocs are pushing back against low pay and conditions - more institutions must take heed, Falling behind: postdocs in their thirties tire of putting life on hold). A myslím si, že je to důležité téma k diskuzi, pokud chceme, aby základní a aplikovaný výzkum lákal nové mladé generace, protože jen tak se můžeme jako společnost posouvat kupředu.

Pak je také velmi důležitá spolupráce. Vynikajících výsledků dosáhneme jedině prostřednictvím spolupráce. Velké a komplexní problémy obvykle vyžadují různé odborné znalosti, které jsou často rozptýleny mezi různé skupiny, a ty mohou být v různých městech nebo dokonce zemích. Výsledkem takových spojení jsou obvykle prvotřídní publikace. Sám si toto považuji, a proto jsem do svého projektu zapojil řadu spolupracovníků z různých prostředí, aby nám pomohli zaručit úspěch.

Zdroj: CEITEC VUT

Témata