Byl při tom, když se jeho učitel profesor Rudolf Zahradník jako první u nás začal věnovat kvantové chemii. Pohybuje se v prostoru mezi organickou a anorganickou chemií, fyzikální chemií, nanochemií a řadou dalších přírodovědných oborů, například teoretickými i praktickými výzkumy v optice, fotochemii, v chemii boru, fluoru, křemíku, chemii organokovových sloučenin. Když „vstupem vojsk“ skončilo Pražské jaro 68, jehož událostí se významným způsobem účastnil, odešel do emigrace. Po krátké odyssei Evropou a americkou pevninou zakotvil na univerzitě v Boulderu, Colorado, kde stále pracuje. Svůj čas a schopnosti dělí posledních pět let mezi pracoviště za oceánem a ústavy Akademie věd v Praze: ústav fyzikální chemie J. Heyrovského a Ústav organické chemie a biochemie. Je autorem pěti knih, sedmi patentů a spoluautorem 600 odborných článků. Tolik úvodem o člověku a vědci, jehož příběh je vyprávěním o životě plném vědy a o vědě plné života. Profesor Josef Michl.
Foto: Stanislava Kyselová, Akademický bulletin
Řekl jste o sobě: „…uvízl jsem ve škvíře mezi organickou, anorganickou a fyzikální chemií.“ Jak lze z něčeho takového vyváznout?
Ale já se z té škvíry nedostal, já v ní pořád jsem!
Od 90. let se věnujete i nanochemii. Objevily se zprávy o nadějích, které dává tušit využití nanotechnologií v medicíně, například při léčbě Alzheimerovy choroby. Čím se v oblasti nanochemie zabýváte vy a co říkáte zprávám z EuroNanoFora 2011?
Myslím, že potenciál nanotechnologií je skutečně veliký a že se ho podaří alespoň zčásti využít. Nejsem ale z vědců, kteří by dávali velké sliby, spíš mi připadá rozumnější slibovat veřejnosti méně a dodat víc. Z opačného přístupu je jen zklamání a nedůvěra.
Nanochemie představuje asi polovinu mé činnosti. V našem týmu se zabýváme několika tématy. Jedno z nich, které řešíme v Praze, se týká nových způsobů, jak vázat molekuly na povrch kovů. Další náš zájem souvisí s přípravou povrchů, které by byly feroelektrické, zabýváme se jí jak v Praze, tak v Boulderu. „Feroelektrické“ je cizí slovo a laikovi asi nic neřekne. Jde o látky v elektronice velmi důležité, například filtry, zpožďovací linky a podobná zařízení, která máte v mobilu. Aniž bych zacházel do technických detailů: všichni vědí, že se podařilo neuvěřitelným způsobem zmenšit rozměry elektronového zařízení, jež používá digitální elektronika. Miniaturizace dovolila prudké snížení cen, zrychlení počítání atd. Ale v analogové elektronice zatím k ničemu takovému nedošlo. Přitom jsou feroelektrické součástky pro její rozvoj potřebné. Kdyby se nám podařilo vyrobit umělé feroelektrické povrchy – zatím je nikdo ani nezkoušel dělat, je to bláznivý nápad a nevím, jestli vyjde – bylo by možné udělat takovouto miniaturizaci i v analogové elektronice, řekněme tisíckrát zmenšit rozměr feroelektrických součástek. Tomu by se potom mohlo začít říkat nano-elektronika.
Základní myšlenkou je umístit na povrch izolátorů celou řadu molekulárních rotorů – něco jako helikoptéry s rotory, které se po přistání točí nebo netočí podle toho, pracuje-li motor. Tyto rotory by na sobě měly elektrické náboje na způsob dipólů, na jednom konci by byly pozitivní, na druhém negativní. A kdybychom tyto pomyslné molekulární helikoptéry posadili do mřížky jednu vedle druhé tak, aby tvořily trojúhelníky, pak by se při dostatečně nízké teplotě (doufáme, že i pokojové), všechny dipóly měly srovnat do stejného směru. Tomuto jevu se říká feroelektricita. Detaily raději líčit nebudu.
Archiv Jana Michla
V kampusu University of Utah v Salt Lake City se na podzim r. 1972 sešlo pět spolužáků ze studia chemie na PřF UK (absolventský ročník 1961). Zleva: Vladimír Dvořák (Švýcarsko), Jaroslav Kolc (USA), Jarmila Kratochvílová (ČR), Josef Michl (USA) a Václav Kratochvíl (ČR).
Nanochemie představuje jen část vaší činnosti – co je to ostatní?
Několik dalších věcí. Jednak se od 60. let velice zajímám o interakci světla a hmoty, to znamená fotochemii, fotofyziku. Momentálně nás zaměstnává aplikace určitých fundamentálních závislostí na zlepšení účinnosti slunečních článků. Sami žádné články nestavíme, ale snažíme se porozumět, jak fungují procesy, které by vedly ke snížení jejich cen nebo ke zvýšení jejich účinnosti, což má stejný dopad.
Jiný příklad, snažíme se připravit nové druhy chemických struktur, jež nejsou dodnes známé. Někdy se to povede, někdy ne. Jenže dělat věci, o nichž předem víte, že se povedou, nemá cenu. Teď nemluvím jako inženýr, ale jako vědec. Když inženýr postaví most, který spadne, vjede-li na něj vlak, asi to nebyl dobrý inženýr. Ale když chemik, který dělá základní výzkum, napíše výzkumný návrh a řekne, že od A půjde k B a potom z toho udělá D a nakonec bude mít E, dostane na to peníze, skutečně to udělá, a ono to půjde přesně tak, jak předpověděl a má E – pak bych řekl, že sice vyrobil E, ale nic nového neobjevil. Všechno, co udělal, už bylo vlastně předem známé. Stát se to může občas každému, ale neměl by to být hlavní důvod vědcké činnosti. Když totiž nikdo nic nového neobjeví, věda ustrne. Pokládám za chybné, jestliže grantové agentury hodnotí badatele hlavně podle toho, zda splnili, co navrhli. Ten, kdo vždy dosáhne toho, co navrhl, není prostě dostatečně odvážný.
Někdy se tedy věc povede, někdy ne. Většinou se nepovede. Teď se například pokoušíme s kolegy v Ústavu organické chemie a biochemie vymyslet a připravit oxidující sloučeniny silnější než dosud známá oxidační činidla. Jedná se jen o základní výzkum a není dost dobře možné odhadnout, kam by mohl vést v praktickém dosahu. Na vysvětlenou pro ty, kdo nejsou odborníky: s podobnými sloučeninami by se daly připravit baterie, které by měly vyšší napětí. A tak bychom mohli ve výčtu námětů, jež nás zajímají, pokračovat.
Kdykoli se udělá objev, předchází mu příběh, celá řada kroků, je to určité dobrodružství: nevíte, co na konci bude, ale vydáváte se na cestu a očekáváte, že najdete poklad. Vzpomněl byste si na příběh, který ve vaší práci vedl k nějakému objevu a udělal vám radost?
Radost mi udělalo hodně objevů. Vlastně každý. Samozřejmě nejkrásnější je, když se snažíte vyrobit E od zmíněných bodů A, B, C, a když jste v polovině cesty, objevíte něco, co jste vůbec nečekala a co nevede k E, kam jste původně chtěla jít, ale třeba k Z nebo k něčemu jinému. Tyto skoky vedou někdy k důležitým objevům. Ve většině případů totiž zjistíte, že ono Z nestojí za nic. Jdete zase zpátky k původnímu E, ale tu a tam se stane, že Z je přece jen daleko důležitější než E, které jste měla na mysli. Tak opustíte E, vydáte se za tím Z a dostanete něco úplně nového, krásného, co se někdy rozvine ve velké odvětví.
Trochu se to podobá umělecké cestě. Umělec také musí dát své fantazii volnost, svou představu dílu nenutit.
V chemii je značná míra umění! Samozřejmě i v jiných oborech, třeba v medicíně, ta je víc než z poloviny uměním a jen z poloviny vědou. Kolegové kardiologové se na mne budou zlobit, ale já mám pocit, že tomu tak je. Vyžaduje to schopnost přeskočit z jednoho myšlenkového proudu do jiného. Ty proudy spolu vždycky souvisí, ale – to je právě fantazie, začít s něčím, s čím ještě nikdo nezačal.
Nejen ve vědě, ale všude, kde o něco jde, se ve výsledku vedle potřebného nadání snoubí píle, vytrvalost, trpělivost i ochota k oběti s náhodou, kouskem štěstí, něčím nečekaným. Co si o tom myslíte?
Samozřejmě to tak je! Náhoda, štěstí spočívá v tom, že sto tisíc lidí, kteří se na určitou věc dívali před vámi, si ničeho nevšimlo, a vy jste se na ni podívala a všimla jste si. Jak kdosi řekl: podívat se na něco, co už viděly statisíce lidí, ale spatřit v tom, co ještě nikdo neviděl. Což vyžaduje samozřejmě kromě štěstí také připravenou mysl. Nemáte-li správné pozadí mysli, taky by vás možná nic nenapadlo. Je třeba kombinace vědomostí, zkušeností a fantazie – štěstí.
Když člověk stojí před neznámým, novým, přijímá to většinou opatrně, leckdy s nelibostí, ne-li s nevolí. Platí to i ve vědě?
Jistě! Ale když člověk myslí, že přišel na něco nového, ve většině případů zjistí, podívá-li se do literatury, že to docela nové není. To se stává v devadesáti procentech případů, alespoň mně. Dnes je literatura tak obsáhlá, že mít všechno předem přečteno nepřichází v úvahu, to bylo snad možné v dobách Liebiga a Kekuleho. Všeho je tolik, že číst jen to, co se ve vašem oboru každý den publikuje, nestačil by vám čas na spaní, na jídlo, natož na vlastní práci. To nikdo nedělá. Proto je důležité jít do literatury, když si myslíte, že máte něco nového, podívat se na ty stovky publikací, které byste měla mít přečtené, ale nemáte, a ověřit si, jestli někdo to samé už někdy nepopsal. Tak většina těch nových myšlenek skončí.
Samozřejmě to nemusí být vždycky na závadu. Někdo už váš nápad publikoval, ale vy tu věc třeba použijete novým způsobem. Dnes máme technické možnosti, které před dvaceti lety nebyly, tenkrát se s tím nedalo nic dělat, dnes ano. Nemít absolutní prioritu není ještě nic špatného. Špatné je, když vám na ní moc záleží, což by asi nemělo.
To je první věc, ale jsou i další. Když zveřejníte něco nezvyklého, lidé tomu samozřejmě nevěří, a zcela právem, protože většina publikovaných věcí, nových a překvapivých, se později ukáže jako omyl. Ne, že by chtěl autor podvádět, ale neměl třeba dost čisté rozpouštědlo, zapomněl, že zapůsobí kyslík ze vzduchu, něco úplně triviálního. Nejlepší je, když chybu sama objevíte, pak ji můžete opravit a nedožijete se toho, že vám někdo řekne: Víte, milá paní, ono to takhle nejde, kdy si to rozpouštědlo vyčistíte?
Jedná-li se ovšem o něco, co by mohlo být časem důležité, pak se k tomu někdo jednou vrátí. Na vědě je právě sympatické, že sama sebe může korigovat. Když zveřejníte něco, co není v pořádku, protože nebylo čisté rozpouštědlo, a nejde o nic důležitého – už se to neobjeví. Ale jestliže se za pět let ukáže, že by to důležité být mohlo, pak určitě vaši myšlenku někdo zopakuje. Vzpomeňme si na chladnou fúzi, ukázalo se, že ji nelze reprodukovat, a takových případů je ve vědě spousta. Je naprosto v pořádku, že se zpočátku všechny nové objevy zkoumají, že je provází skepse. Když Isaac Newton přišel s teorií gravitace, zdálo se, že je vše úplně správně. Když se ale přišlo na teorii relativity, ukázalo se, že je malinko špatně. Jen malinko. A tak tomu teď bude v přírodních vědách, v chemii určitě, i nadále: tam skoro všechno, co dnes víme, je asi trochu špatně, ale v podstatě správně.
Foto: Dorothea Bylica, Akademický bulletin
Při přednášce v budově AV ČR v únoru 2006. Struktura na tabuli představuje icosahedrální anion CB11 H12-.
Přírodní vědy dnes široce spolupracují. Může objev z jedné oblasti, třeba z fyziky, doplnit vědomosti v jiném oboru, třeba právě v chemii?
Jako příklad může posloužit optická aktivita. Souvisí s tím, že molekuly jsou chirální. Dva objekty jsou vzájemně zrcadlové obrazy jako levá a pravá ruka. Když vědci poprvé zjistili, že molekuly mohou být jako pravá a levá končetina – dva druhy téže molekuly, ač jedna je pouze zrcadlovým obrazem druhé – prohlásili, že jinak jsou ve všech směrech naprosto ekvivalentní. To znamená, že levá má stejnou energii, stejná spektra i vlastnosti jako pravá, pokud ji nezkoumáte objektem, jenž sám je chirální. Pravidlo, které se chemikové ještě dnes učí v prvním ročníku – ale ono tak docela neplatí. Jen malinko, tak malinko, že se zatím nepodařilo v molekulárním světě tu neplatnost dokázat.
Před půl stoletím totiž dva fyzikové objevili, že v subatomárních částicích pravá a levá nejsou ekvivalentní. Jde o to, že máte-li z pravé udělat ekvivalentní objekt, musíte ji nejen udělat levou, ale musíte také změnit hmotu na antihmotu, to znamená všechny protony na antiprotony, elektrony na pozitrony, neutrony na antineutrony, a změnit také běh času, aby šel na druhou stranu. Co se točí doprava, musí se točit doleva. Pak se teprve jedná o ekvivalent. Jev fyzikům jasný, ale chemici o něm většinou nevědí a nemusí se o něm učit, protože rozdíl od skutečné ekvivalence, kterou my chemici studenty učíme, je tak zanedbatelný, že nemá žádný praktický vliv.
(Pokračování)
SYLVA DANÍČKOVÁ
Česky
