Budoucnost leží na špičce jehly

S profesorem Tomášem Šikolou nejen o nanotechnologiích

S Tomášem Šikolou jsme byli spolužáci od sedmé třídy základní školy až po maturitu, kterou jsme společně skládali v tentýž den. Ačkoliv jsem i já  maturoval z fyziky, dnes o ní už nevím téměř nic, zatímco z Tomáše se stala přední česká vědecká kapacita v oblasti nanotechnologií. Nedivím se tomu, protože v životě jsem zřejmě nepotkal houževnatějšího a cílevědomějšího člověka, než je on. Jeho nátura se projevovala třeba i při školním fotbálku, kdy zarputile běhal za míči, které jsme my ostatní dávno považovali za ztracené… a zpravidla je i vybojoval. A takhle to s ním šlo i v profesním životě.
I tentokrát se tedy v rozhovoru nebudu tvářit, že respondentovi vykám. A protože naší oblíbenou školní půtkou bývaly spory, zda je vyšší tišnovský nebo doubravnický kostel, začneme poněkud neobvykle.

Jak tenhle spor o kostely po tolika létech vnímáš?
Když se nedávno opravovala věž doubravnického kostela a její horní část byla právě dole, dalo by se připustit, že v té chvíli byl ten váš tišnovský kostel vyšší. Ale jinak… (se smíchem)

Já tě sice mám z dob našeho mládí situovaného do Doubravníka, ale Tvoje rodina má kořeny v Předklášteří…
První rok života jsem prožil ještě v Předklášteří. Po roce jsme se přestěhovali do Doubravníka, kde tehdy postavili novou lesovnu a otec ji coby zaměstnanec Lesního závodu Kuřim a správce doubravnického revíru získal jako služební byt i pracovnu. V Předklášteří jsme bydleli u dědečka Rudolfa v tzv. baronově vile nedaleko fary. Dědeček byl učitel, působil jako ředitel školy v Tišnově, babička Heřma byla v domácnosti. Jejím otcem byl Tomáš Weinzettel, který byl správcem lesů zdejšího kláštera. Mimo jiné se zasloužil o zalesnění Květnice cizokrajnými dřevinami, například černou borovicí. Po něm jsme zdědili různé lovecké věci, včetně flint či loveckých mečů, které jsme pak měli v Doubravníku na půdě a se starším bratrem Jiřím používali k imitaci vzájemných soubojů.

Jak se stalo, že jsi už od šesté třídy dojížděl do školy do Tišnova? Od Vás se obvykle jezdilo na opačnou stranu do Nedvědice,
která leží blíže…
K tomu byly dva důvody. Jedním z nich bylo, že rodiče považovali tišnovskou školu za kvalitnější, zřejmě i pod vlivem rodiny Alexovy, jejichž dcera chodila do Tišnova a její mladší bratr Honza, vrstevník našeho Jirky, pak automaticky taky. Druhý důvod byl ten, že v Nedvědici působil jinak výborný učitel Placek, který byl známý tím, že fyzicky trestal žáky a například Mirkovi Benešovi od nás z Doubravníka natrhl ucho… Tak jsme raději zvolili Tišnov. (Opět se smíchem)

Co Ti nejvíc vytane na mysli, když se řekne tišnovské gymnázium?
Nejdůležitější bylo, že gymnázium mne neodradilo od toho, co jsem chtěl dělat. Měli jsme ve třídě dobrou partu, což mi možná dalo vůbec nejvíc. Z učitelů vzpomínám nejvíce na paní profesorku Jakubcovou, na její laskavost a lidskost i schopnost nás zaujmout i v době tzv. normalizace pro tehdy nepopulární témata, jako byla klasická ruská literatura. Po odborné stránce vzpomínám třeba i na profesora Kadlece, který nás převzal ve čtvrtém ročníku z matematiky a po předchozí kolegyni nás doslova „zachránil“, takže ještě v prvním ročníku na vysoké škole jsem v tomto směru měl určitý náskok. Fyzika byla na gymplu ještě spíše středoškolská – na vysoké se pak už musely používat derivace a integrály, na což jsme nebyli tak úplně cvičení.

Tys pak studoval odbornou fyziku na brněnské přírodovědecké fakultě…
Skončil jsem v roce 1981 a jediná zkouška, ze které mne vyhodili, byl marxismus – konkrétně v prvním ročníku „Dějiny mezinárodního dělnického hnutí“. Zkoušel mne tehdy docent Janula, který nás měl ze cvičení, což byl ale profesně primář od svaté Anny pro choroby kožní a pohlavní. Když mne pak při opravném termínu zkoušela společně s ním i naše přednášející paní (tehdy soudružka) Grycová, šlo najednou všechno jako po másle a prošel  jsem dokonce s jedničkou, protože prý bylo vidět, že „soudruh šel do sebe“. Janula ale nakonec přiznal, že mne vylil proto, jelikož si prý pamatoval, jak jsem se jednou ve třídě nevhodně choval – akorát že si mne spletl se spolužákem Bartoněm. Takové to bylo panoptikum…

Jak vypadala Tvoje profesní kariéra v 80. létech před změnou režimu?
Po vystudování a roční vojenské službě jsem mohl zůstat na škole, pokud bych ovšem vstoupil do KSČ, což jsem odmítal. Měl jsem výborného šéfa profesora Janču, jemuž jsem to mohl takhle naplno říci. Chtěl jsem tam zůstat alespoň kvůli kandidátské vědecké práci (nynější doktorské studium), ale na tu tehdy bylo jediné místo, o něž se ucházel syn jednoho majora z armády a ten už mu u šéfa katedry prošlapával cestičku. Později jsem se od tohoto úspěšnějšího kandidáta dozvěděl, že on vlastně o to místo nestál, spíše jeho tatínek, což se brzy projevilo i tím, že studií zanechal a začal hrát v undergroundové, tedy vlastně protirežimní hudební skupině. Já jsem dostal radu, abych šel někam do fabriky a ta že mne pak na kandidaturu vyšle.  Odešel jsem tedy v podstatě ze dne na den z fakulty do brněnské Tesly. Byla to dobrá zkušenost, protože nebylo vůbec špatné ocitnout se mimo školskou strukturu. Byl jsem tam zhruba dva a půl roku, navíc v oddělení, kde působil fyzik doktor Filipenský, takže mně to hodně dalo. Při cestách na oběd jsem se potkával s Petrem Dubem, kterého jsem znal z dob studií. Působil na nedalekém VUT, kde požadavek členství ve straně nebyl tak vyhraněný, a lákal mne, ať tam přejdu za ním. Měli tam ale tehdy horší vybavení, než o jaké jsme asi rok usilovali v Tesle, a já jsem se navíc těšil, že se  v Německu toto zařízení brzy koupí a že na něm budu moci dělat. Na zásadní jednání o jeho pořízení pak ale do Německa s kolegou Filipenským vyjeli šéfové KSČ a milice, přičemž výsledek byl takový, že oba soudruzi si sice pořídili tehdy vyhledávané kazetové radiomagnetofony, ale zařízení pro fabriku se nekoupilo žádné. Tehdy jsem se naštval a řekl si, že přejdu na VUT.

Tím jsme se dostali k Tvým začátkům na nynějším působišti. Jaké byly?
Tehdy zde byl šéfem katedry profesor Liška, pozdější prorektor, který podporoval výzkum, což na školách nebylo až tak běžné. Ten mi řekl, že do strany sice nemusím, ale že je potřeba, abych absolvoval VUML (Večerní univerzita marxismu–leninismu), pokud chci zahájit kandidátskou vědeckou práci. Na to jsem nakonec kývl, ale odkládal jsem začátek tak dlouho, až přišel listopad 1989 a už jsem nic takového dělat nemusel. Kandidaturu jsem už mohl zahájit, tu mně schválili i na základě tehdy nutného posudku z uličního výboru, kde mi takový dědula napsal, že chodím na pouliční brigády, a tím pádem bylo u mne vše v pořádku. Zajímavé je, že kandidátskou práci jsem dělal znovu na přírodovědě u profesora Janči. Pamatuju si, jak jsem se o tom tehdy rozhodoval, bylo to tady na mostě jen kousek pod VUT, a protože jsem srdcem chtěl dokončit to, co jsem kdysi začal na přírodovědě, tedy vakuové plazmové technologie pro elektronický průmysl, šel jsem do toho tam. Postupně jsme ale získali dobré vybavení pro mou práci i tady na VUT, také díky spolupráci s Ústavem přístrojové techniky, kterému jsem velmi fandil, protože tam byla zásluhou pánů profesora Delonga a dr. Kolaříka speciální atmosféra bez větších politických vlivů. A brzy se to u nás na škole vedle dosud nejvíc rozšířené optiky začalo rozvíjet i tím „naším“ směrem.

Jaký zásadní posun v chodu školy nastal v devadesátých létech?
Začátkem 90. let, kdy ještě nebyly maily ani fax, jsme s kolegy Spoustou a Dřímalem napsali přes sto dopisů s žádostí o možnost spolupráce a odeslali je na adresy zahraničních profesorů, které jsme získali z přehledu abstraktů vědeckých článků. Odpovědělo nám jich asi dvanáct. V té době nově vznikly programy Tempus na podporu vědy a vzdělávání v bývalých komunistických zemích financované tehdejším Evropským společenstvím (nynější EU). Podali jsme si společně s Masarykovou univerzitou a bratislavskou Univerzitou Komenského projekt na podporu fyzikálních technologií, kde jsme uvedli oněch dvanáct zahraničních partnerů – a ten grant jsme, asi s neuvěřitelným štěstím, dostali. Získali jsme přes evropské ústředí 20 miliónů, což bylo tehdy hodně peněz. Více než třicet lidí – studentů i učitelů – nás mohlo vyjet na tři měsíce až jeden rok do zahraničí, já jsem byl koordinátorem toho všeho a navíc jsem strávil společně s rodinou nejprve půl roku v Anglii v Manchesteru a pak po šestiměsíčním pobytu doma ještě půl roku v Holandsku. Díky této akci se podařilo nakoupit zařízení, o jakých se nám dříve ani nesnilo. Tím se vybudoval zárodek laboratoře pro fyzikální technologie. Původní zaměření a název katedry „optické inženýrství“ jsme změnili na „fyzikální inženýrství“ a rozšiřovali je rovněž ve výuce. Později jsme byli zapojeni i do dalších vědeckých projektů, jako byl např. Copernicus, a v roce 2006 jsem na osm měsíců vyjel do USA na Stanfordskou univerzitu. Tam jsem pracoval v laboratoři, naučil jsem se procesy nanofabrikace, charakterizaci nanostruktur a souvisejících zařízení a hodně se tamější organizací inspiroval.

Ty se vedle práce na fakultě výrazně angažuješ v projektu CEITEC. Jak bys jej charakterizoval?
CEITEC, neboli Středoevropský technologický institut, byl založen v roce 2011 z prostředků Evropské unie, od níž se získaly finance do roku 2015 a následovalo pět let udržitelnosti, kdy už jsme jeho chod hradili z prostředků ČR. Není to instituce, nýbrž konsorcium, v němž je sdružena Masarykova univerzita, VUT Brno, MENDELU, byla tam Veterina, ale už není, naopak je tam Veterinární ústav a taky Ústav fyziky materiálů Akademie věd. Býval v něm i Ústav přístrojové techniky. Pokračuje zájem, aby to celé drželo pospolu, protože CEITEC už se hodně prosadil a je všeobecně znám. Myšlenky na vznik CEITECu se začaly rozvíjet už před mým odjezdem do USA, po návratu jsme dostali peníze na nákup zařízení za 600 miliónů a na budovu za dalších 400 miliónů. V jiných programech bývalo, že každá škola si koupila část příslušného zařízení, zatímco já jsem prosazoval, aby to bylo jako ve Stanfordu, tedy všechno pod jednou střechou, protože jedna část navazuje na druhou asi jako v továrně, jenže v malém. S dalšími lidmi od nás se nám to podařilo takto prosadit a vznikla tu unikátní otevřená laboratoř pro každého, která nemá v Česku obdoby, kde si veškerá měření provádějí přímo příchozí. Zaměstnáni jsou v ní jen technici – ti se starají o zařízení a vycvičují uživatele, kteří jsou pak schopni si téměř vše udělat sami. Funguje to sedm dní v týdnu vždy 24 hodin. Tím se chlubíme a pomáhá nám to při dalších projektech. Závidí nám to Praha i Vídeň.

Co může laický čtenář vlastně chápat pod pojmem „nanotechnologie“ a jak se v praxi využívají?
Začínali jsme studiem povrchů, což jsou vlastně už taky nanostruktury, ovšem pouze dvoudimenzionální. Svět a poté i my jsme postupně přecházeli na menší struktury, protože začátkem tohoto století už bylo vlivem objevu nových metod a technologií možné je nejenom vyrobit, ale také vidět. Slavný fyzik Feynman, nositel Nobelovy ceny, už koncem 50. let na jedné přednášce řekl, že na špičku jehly se dá umístit více informací, než jich je v celé encyklopedii Britannica. To ale nebyla ta hlavní motivace k rozvoji nanotechnologií – pro fyziky je motivací to, že malé struktury mají jiné vlastnosti, než mají tytéž materiály v původní velikosti. Měď je třeba vodivá, ale v miniaturních strukturách nemusí být, nebo křemík neumí svítit, ale v  nanostrukturách to dokáže. Malá zrníčka látek mají zase podle velikosti nanokrystalů různou barvu. Jindy se materiál celkově zpevní, mění se magnetismus. Má to uplatnění úplně všude – nanotechnologie je široký pojem, nacházejí v ní své místo nejen fyzikové, ale i chemici, biologové, výsledky se používají třeba i v medicíně.
Navzdory tomu, že se objevuje řada nových věcí, v makrosvětě nepředstavitelných, je aplikací už sice více, ale pořád je to ještě velmi často jen laboratorní záležitost. Některé výstupy jsou opravdu hodně exotické: Když se například malé částice dostanou do určitého kvantového stavu a u jedné se změní spin, projeví se to na jiné částici třeba až na konci vesmíru. A zatím se vůbec neví, proč to tak je. Nebo máš polopropustné zrcadlo, u něhož je stejná pravděpodobnost, že jím částice projde, nebo že se odrazí směrem dolů. K zrcadlu míří jeden foton, který se najednou musí rozhodnout, kam půjde, a on se v podstatě rozhoduje až poté, kdy je detekován, tedy proti času. A snad nejbizarnější příklad: Malá částice svede projít pevnou stěnou, takže to vlastně může dokázat i jakákoliv osoba, ovšem s velmi malou pravděpodobností – tak malou, že když se o to bude pokoušet celé lidstvo po dobu veškeré své existence, pořád se to ještě nikomu nemusí podařit. Nám se to zdá divné, protože na to nejsme zvyklí. Tedy absolutní záhadno. A to je to krásné.

V rámci své práce jsi měl možnost se seznámit s podobnými ústavy v různých částech světa. Jak ze srovnání s takovými velmocemi vychází česká věda a školství?
V zahraničí mají zpravidla pořád na školách více peněz, ale občas se už stane, že když někdo zvenku uvidí naše vybavení, je nucen konstatovat, že oni tam něco takového nemají. Co se týká úrovně výzkumu, ta se průběžně zvyšuje, ovšem pořád máme co dohánět. Přesto jsme už schopni jít do grantu společně s velmi dobrými zahraničními institucemi, a pokud se na těchto školách stanou naši studenti doktorandy, bývají tam jedněmi z nejlepších. Z hlediska množství publikovaných statí jsme ale stále třeba hluboko za severskými zeměmi. Chybí tu zkrátka ona celková kultura, to dlouhodobé povědomí, co má vysoká škola poskytovat, protože jsme tu léta podle sovětského vzoru umožňovali výzkum jen v rámci Akademie věd. Vysoká škola by měla sloužit k výchově formou kombinace výuky a výzkumu, takže máme zájem, aby se studenti do všeho zapojovali co nejdříve. Před léty tak činili třeba rok před diplomkou, ale po zavedení bakalářských prací je běžné, že už ve třetím ročníku chtějí studenti chodit do laboratoří a u nás třeba něco podobného požadují dokonce prvňáci, což je úplně skvělé. Souvisí to mimo jiné s velkým pokrokem v angličtině. I díky tomu u nás mají v prvním ročníku magisterského studia, tedy podle dřívějších měřítek ve čtvrtém ročníku, úplně všichni studenti možnost odejít v rámci Erasmu na půl roku do zahraničí. My jim toto studium uznáváme, protože tam pracují na různých projektech – je to pro ně jednak odborná praxe a jednak škola života. Mluvím teď o studentech „našeho“ oboru, který se nejprve nazýval „fyzikální inženýrství“ a od roku 2009 se jmenuje „fyzikální inženýrství a nanotechnologie“. V prvních ročnících máme vždy asi padesát studentů, pak někteří odpadnou nebo odejdou. Zajímavé je, že před změnou názvu – než se tam vložilo to slovo „nanotechnologie“ – jsme jich měli polovinu, i když program byl vlastně stejný.

Nemáš někdy chuť se místo papírování raději zavřít do laboratoře a opravdu jenom bádat?
Já jsem byl naposledy soustavně v laboratoři v té Americe, tedy před patnácti lety. To totiž bere strašně moc času a ode mne se teď očekává už něco jiného. Kdybych v ní trávil svůj čas, měl bych pocit, že mi tu něco potřebného uniká. Navíc bych byl i nebezpečný, neboť – podobně jako u pilotů – musíte mít „nalétáno“, tedy mít pravidelný kontakt s komplikovaným a drahým zařízením, pokud ho nechcete nějakou školáckou chybou poškodit. Takže na pravidelných schůzkách konzultujeme s mladšími kolegy, k čemu oni v laboratoři dospěli, a domlouváme se, co se bude dělat dále. Pak rediguju připravené články, musím psát projekty, starat se manažersky o peníze, neboť náš výzkum je velmi drahý – to je vše taková běžná rutina. Ve velké pracovní skupině už zkrátka na vlastní laboratoř není čas a až na výjimky to takhle funguje i u profesorů v zahraničí.

Jak a čím relaxuje vědec a vysokoškolský profesor, když už má všeho nad hlavu?
Potěší mne, když si v sobotu nebo v neděli sednu a přečtu v klidu nějaký článek z oboru, ale nemám samozřejmě jen to. Mám rád hudbu, zejména tu rockovou, občas vyjedu na nějaký koncert (naposledy Erica Claptona – poznámka autora), odjakživa se zabývám sportem – nejraději mám lyžování, ale bohužel jsem se při něm vážně zranil, takže už nemůžu dělat všechno. K tomu plavání, kolo… Se ženou jezdíme na chalupu do Věstínku nedaleko Víru a hodně se věnujeme turistice. Mám rád také politicko-historickou literaturu, pravidelně čtu Deník N – a na nic moc dalšího už není čas.

Václav Seyfert

Prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (*1957)
– absolvent tišnovského gymnázia (1976) a Přírodovědecké fakulty UJEP Brno (1981)
– ředitel Ústavu fyzikálního inženýrství Fakulty strojního inženýrství VUT Brno
– člen vědecké rady VUT Brno
– koordinátor výzkumného programu Pokročilé nanotechnologie a mikrotechnologie a vedoucí výzkumné skupiny Příprava a charakterizace  nanostruktur Středoevropského technologického institutu CEITEC