Posel chemie 21. století
Pražský rodák Josef Michl vystudoval chemii u Petra Zumana a Václava Horáka na Univerzitě Karlově; poté se stal prvním doktorandem kvantového chemika Rudolfa Zahradníka v Ústavu fyzikální chemie ČSAV.
Srpen 1968 ho zastihl na stáži v zahraničí, odkud se tehdy už nevrátil.
V posledních letech je tento dle prof. Zahradníka
\"pětihvězdičkový generál světové armády chemiků\" nejen profesorem na univerzitě v koloradském Boulderu, členem mj. americké Národní akademie věd či Učené společnosti ČR, ale také častým hostem rodné země. Loni zde dostal \"zahraniční\" cenu projektu Česká hlava.
Současná chemie už zná více než 20 milionů sloučenin, z nichž pouhých pár procent je dílem přírody. Zbytek vznikl v laboratořích chemických syntetiků, především pro farmaceutické účely. Pro všechny tyto látky je typické, že účinkují v makroskopickém množství prostřednictvím klasických chemických reakcí. Nemnozí jasnozřivci, mezi nimi profesor Michl, však pracují s jednotlivými molekulami, ze kterých se snaží vytvořit cosi na způsob mechanických zařízení či elektronických prvků. A poněvadž převládajícím rozměrem těchto molekul bývají jednotky až desítky nanometrů, mluví se v této souvislosti o nanotechnologiích či nanovědách.
V úvodu vystoupení pan profesor i pomocí počítačově animovaných modelů vysvětlil, jak se dělají a jak fungují molekulové rotory. Napřed je třeba molekulu vhodného tvaru a "mechanických" vlastností vymyslet a kvantovými výpočty ověřit, zdali bude chemicky stabilní a zda bude její otočná část opravdu rotovat. Už tady začala úzká spolupráce s českými vědci: Jaroslav Vacek coby Michlův postdoktorand zhruba před deseti lety v Boulderu vypracoval první počítačový program, který modeluje pohyb molekuly způsobený vnějšími vlivy (elektrickým polem nebo proudem kapaliny, plynu či fotonů).
Pak je třeba nejnadějnější z proponovaných molekul syntetizovat. Jelikož bývají zpravidla značně neobvyklé (kupříkladu v sobě spojují kovy s ryze organickými funkčními skupinami), vyžaduje to vedle teoretických znalostí také velkou laboratorní zručnost a zhusta i sloní trpělivost – syntéza se může skládat až z desítek různých kroků, po každém musí být meziprodukt izolován a analyzován. Není výjimkou, že příprava cílové sloučeniny trvá několik let!
Dalším krokem je upevnit syntetizované molekuly "statorem" na podstavec, třeba na speciálně upravený povrch zlata. To se dělá jeho ponořením do zředěného roztoku molekul. O tom, že molekuly "sedí", se lze přesvědčit speciálními metodami (fotoelektronovou a infračervenou spektroskopií, elipsometrií, tunelovou mikroskopií).
A konečně zbývá důkaz správné funkce (otáčivosti) rotoru. Dělá se opět pomocí tunelového mikroskopu. Mezi jeho hrotem a povrchem zlata teče tzv. tunelový proud. V silném elektrickém poli se rotor testované molekuly natáčí podle polarity pole, což se projeví změnou tunelovacího proudu, takže už vzdáleně připomíná ultraminiaturní klopný obvod, usměrňovač či zesilovač...
Vítejte zpátky!
Profesor Michl naznačil i dvě další možnosti využití speciálních molekul, které navrhuje a připravuje: jednou by mohly tvořit náplň organických slunečních článků účinných a levných tak, že by konkurovaly stávajícím anorganickým. V druhém případě pak jednou budou ideálně katalyzovat některé polymerizační reakce.
V současnosti pan profesor přenesl část svých výzkumů do Česka. "Chtěl bych zdejším mladým lidem alespoň trochu splatit to, co jsem tu kdysi jako student získal od rodičů a všech svých učitelů." Jeho činnost v akademických ústavech organické chemie a biochemie a fyzikální chemie je financována hlavně z peněz, které pro ÚOCHB vydělávají farmaceutické patenty Antonína Holého.
Závěrem Josef Michl odpověděl na otázky novinářů a charakterizoval rozdíly mezi tím, jak se dělá věda v Americe a u nás (v Evropě): Evropský způsob vědecké výuky po mladých lidech nevyžaduje dostatek samostatnosti, průbojnosti, původnosti a odvahy pouštět se do problému. Až příliš často je tu prý slyšet výmluva: "Na to nejsem odborník, to musí udělat někdo jiný..." V USA je naopak slyšet: "To je skvělé, že o tom nic nevím, hned se do toho pustím, abych se to naučil!" Tento postoj samozřejmě občas vede k problémům, když se člověk přecení, ale mnohem častěji se tím jen oddělí zrno od plev.
František Houdek
25.6.2008
