VYBRAT REGION
Zavřít mapu

Světlo bylo klíčové pro vznik života na Zemi, říká Pavel Zemánek

Třebíč /ROZHOVOR/ – Rok 2015 vyhlásily Organizace spojených národů a Unesco Mezinárodním rokem světla. Cílem je zdůraznit klíčovou roli světla pro současnou moderní společnost, připomenout působivou historii světla a optiky a vyzvednout jeho nezastupitelné místo pro budoucí udržitelný rozvoj naší planety. Ani Česko v Roce světla nezůstane pozadu.

10.1.2015
SDÍLEJ:

Pavel Zemánek.Foto: Archiv Pavla Zemánka

Hlavním koordinátorem Roku světla v Česku je profesor Pavel Zemánek z Ústavu přístrojové techniky AV ČR, žijící v Třebíči. „Je zcela zásadní nejen umět světelné technologie využívat, ale také jim rozumět a dále je v Česku zdokonalovat. V roce 2015 proto budeme přesvědčovat studenty, budoucí vědce, politiky, investory, ale především laickou veřejnost v České republice o přímém kladném vlivu světla a světelných technologií na naši budoucnost," řekl Zemánek.

Co to je rok světla?

Rok světla je celosvětová iniciativa vyhlášená valným shromážděním OSN, která má připomenout lidem, jakou úlohu má světlo v naší společnosti při vzniku života a podobně.

Proč byl vyhlášen právě letos?

Na rok 2015 připadá řada významných výročí a událostí spojených s historií optiky.

Které události to jsou?

Ta úplně nejstarší je z roku 1015, kdy arabský učenec Ibn al-Haytham napsal Knihu optiky. Mimo jiné vyvrací do té doby obecně přijímaný názor, že světlo putující z lidského oka ozařuje předměty, a naopak dokládá, že světlo se ve skutečnosti odráží od předmětu do lidského oka. Dále se zabýval lomem světla v atmosféře, odrazem na zakřiveném zrcadle, astronomií a někdy je označován za „prvního opravdového vědce", protože své experimenty detailně popisoval, zaznamenával a srovnával s matematickými modely.

Co další výročí?

V roce 1865 James Clerk Maxwell zveřejnil rovnice, které popisují šíření elektromagnetického záření a v roce 1915 Albert Einstein publikoval obecnou teori relativity, ve které popsal, jak se světlo šíří v časoprostoru. V roce 1965 zvládl Charles Kuan Kao technologii optických vláken, která nyní všichni používáme k přenosu dat.

Kdo všechno se do projektu zapojuje?

Zatím převážně vědci, inženýři, či firmy působící v příbuzných oborech optiky a světelných technologií. Zapojují se i umělci, kteří například vytvářejí obrazy s fyzikální, optickou nebo kvantovou tématikou. Jsou naplánované světelné festivaly a začínají se zapojovat i školy, muzea či hvězdárny.

Takže nejde o akci, do které by se měli zapojit pouze vědci a univerzity.

Ne, v Česku se snažíme hlavně cílit na mladé lidi, kteří se rozhodují o své budoucnosti, a doufáme, že je nadchneme pro přírodní vědy a technologie. Pak budou stále složitější technologické produkty nejen umět používat, ale budou i rozumět, jak fungují. Nemusí znát složité rovnice, ale měli by cítit principy, na kterých dané technologie pracují.

Snažíte se, aby akce byla celorepubliková, je to tak?

Ano, oslovili jsme všechny krajské úřady, univerzity, které mají přírodovědecké fakulty, kolegy, kteří pracují v této sféře, i hvězdárny a planetária. V Třebíči se nezávisle přihlásila ZŠ Horka-Domky, jako vůbec první základní škola v Česku, a v tomto roce uspořádají soutěž s tématikou světla.

Mohou se hlásit i další?

Jistě, vítáme to. Stačí nám napsat na roksvetla@gmail.com. Máme koordinační tým nadšenců, rozprostřený přes celou republiku, který se zájemců ujme. Máme i webové stránky www.roksvetla.cz, kde je seznam aktivit i myšlenky, proč akci děláme, a facebookové stránky www.facebook.cz/svetlo2015, abychom upoutali pozornost mladších.

Co za typy akcí chystáte?

Dají se rozdělit do tří kategorií. Jedná se o vědecké konference, festivaly se světelnou tématikou a třetím typem jsou naučné výstavy či programy v muzeích a hvězdárnách.

Proč bychom měli oslavovat něco tak běžného jako je světlo?

Na konci roku byste si už uměl odpovědět. Světlo není jen zářivka, která nad námi svítí. Důvody jsou hlubší. Například s použitím fotosyntézy mohou rostliny z několika fotonů, vody a oxidu uhličitého vytvořit kyslík a hlavně organické látky jako cukry nebo tuky. Světlo tak bylo klíčové pro vznik života na Zemi.

Co další věci?

Světelné záření ve viditelné oblasti je pro člověka nejbohatší informační zdroj, neboť člověk zrakem přijímá nejvíce informací. V poslední době se světlo také využívá k přenosu a ukládání informací.

Do jakých dalších oborů zasahuje?

Světlo se využívá i v medicíně k léčení některých nádorů, tzv. fotodynamická terapie. Do těla se vpraví vhodná látka, která se kumuluje v nádoru a absorbuje určitou vlnovou délku. Ozářením na této vlnové délce se látka rozloží na toxické složky, které poškodí nádorové buňky. Pomocí světla můžete diagnostikovat spoustu věcí. V našich laboratořích například posvítíme na živé organismy a z vlastností rozptýleného světla jsme schopni zjistit, z čeho se skládají. Jde o takový neškodný světelný rentgen.

Pomocí světla se zviditelňuje mikrosvět, nejnovější metody používané ve světelné mikroskopii získaly loni Nobelovu cenu za chemii. Teleskopy a světelnými dalekohledy lidstvo zkoumá vesmír už po staletí.

Mezi cíle roku světla má patřit také: „Vyzvednout jeho nezastupitelné místo pro budoucí udržitelný rozvoj naší planety." Co se tím myslí?

Tím jsou mimo jiné myšleny fotovoltaické elektrárny. Lidstvo neustále navyšuje spotřebu energie a znečisťuje své okolí. I přes svou intelektuální převahu se chová podobně jako kvasinky v demižonu. Vesele produkují tolik alkoholu, až je to všechny zahubí.

Fotovoltaické elektrárny u nás ale nyní nejsou příliš populární.

Bohužel v České republice se to uchopilo v neprospěch většiny. Doplatil na to každý obyvatel, protože platí víc za elektřinu. Použití novějších a účinnějších článků, umístěných mimo nejúrodnější půdy, by byla cesta vpřed.

Lasery.

Vy pracujete v Akademii věd ČR v Brně.

Ano, v Ústavu přístrojové techniky. Jde o ústav, který existuje již více než padesát let. Dříve se věnoval vývoji hi-tech zařízení, které se nedaly koupit ze západu, protože na ně bylo embargo. Šlo o elektronové mikroskopy, elektronové litografy, spektrometry magnetické rezonance a lasery. Výstupem byla zařízení vyráběná v Česku zejména v Tesle Brno, ale i v Metře Blansko nebo Meoptě Přerov.

Jaký byl vývoj po revoluci?

V devadesátých letech přestala Tesla existovat, ostatní firmy měly existenční problémy a celá Akademie věd byla nucena se orientovat hlavně na základní výzkum. V současné době již opět existuje řada menších českých hi-tech firem, se kterými spolupracujeme. Přibližně polovina našich aktivit nyní spadá opět do aplikovaného výzkumu a praktických inovací pro firmy. Druhá polovina do základního výzkumu, tedy získávání mezinárodně nových poznatků využitelných třeba za deset a více let. Bez tohoto předstihu ve znalostech, by bylo v budoucnosti velmi obtížné se samostatně posouvat vpřed.

Jak jste se stal vědcem, který se zabývá světlem?

Když jsem byl na gymnáziu, tak jsem četl sci-fi. Nejdříve Vernea a později Arthura C. Clarka, Isaaca Asimova a Stanisława Lema. Pak jsem se dostal na vysokou školu na odbornou fyziku a tam jsem měl to štěstí, že mi nabídli místo pomocné vědecké síly v Ústavu přístrojové techniky v Brně. Postupně jsem tam dělal diplomku, poté doktorát a nakonec jsem tam pracoval v oddělení laserů. Tím jsem se dostal ke světlu.

A čemu se věnujete vy osobně?

Máme skupinu, která se zabývá přemísťováním objektů silovými účinky světla. Do světelného svazku je možné zachytit živou buňku či bakterii a posunem svazku ji přemístit.

Co dalšího lze se světlem dělat?

Umíme vytvořit takové optické síto a našli jsme způsoby, jak přes něj roztřídit podle velikosti, tvaru či složení bakterie, buňky nebo jiné mikroobjekty. Bavíme se o velikostech od desítek nanometrů po desítky mikrometrů, což je desetina vašeho vlasu. Říkáme tomu světelná Popelka.

Já jsem se dočetl, že jste experimentálně ověřil takzvaný tažný paprsek. Jde o to, co vidíme v různých sci-fi filmech, kde mimozemšťané posvítí paprskem na člověka a vytáhnou jej do své kosmické lodě?

Ano, ale pouze v mikrosvětě. My jsme udělali zařízení, které jsme pojmenovali tažný nebo vlečný paprsek, abychom se přiblížili terminologii Star Treku. Vymysleli jsme princip a demonstrovali experimentálně, že se dají zachytit mikroobjekty a táhnout proti proudu fotonů.

Já si umím představit, že když světlo do něčeho narazí, tak může danou velmi malou věc posunout od zdroje světla.

Ano, na tomto principu fungují například sluneční plachetnice, které se testují ve vesmíru. Roztáhnou tenkou fólii, a jak se od ní odráží sluneční fotony, tlačí plachetnici od Slunce.

Ale tažný svazek funguje opačně, že?

Přesně, proud fotonů v prostoru vytvarujeme tak, aby se jich většina odrážela na objektu jedním směrem. Objekt se pak pohybuje opačným směrem. Fyzikálně nejde o nic složitějšího, než o zákony zachování hybnosti a akce a reakce. Je to podobné jako na skutečné plachetnici, když správně nastavíte plachtu, můžete také plout proti větru.

Dají se tyto objevy k něčemu využít již dnes?

I když je tažný svazek spíše fyzikální demonstrace, lze ho využít k samovolnému seskupování mikroobjektů do útvarů, které drží pohromadě světlem – takovou světelnou továrnu na mikrorobotky. Z praktičtějších věcí jsme vyvinuli ve spolupráci s Meoptou kompaktní optickou pinzetu. Lze ji namontovat na obyčejný optický mikroskop a můžete světlem přemísťovat podobně jak s obyčejnou pinzetou.

Na čem dalším pracujete?

Získali jsme spolu s kolegy z katedry optiky Univerzity Palackého v Olomouci prestižní projekt Grantové agentury ČR, ve kterém se věnujeme zachycení a laserovému chlazení jednotlivých iontů a nanočástic s cílem studovat experimentálně i teoreticky pomezí mezi klasickou a kvantovou fyzikou.

V aplikačního oblasti se snažíme s lékaři najít metody, jak světlem ihned rozpoznat jednotlivé bakteriální nebo kvasinkové kmeny, aby se dala, nejlépe okamžitě v ordinaci, zvolit odpovídající léčba. S experty na řasové technologie hledáme metody, jak bezkontaktně a „bezbolestně" analyzovat a třídit živé řasy pro biopaliva třetí generace. Na rozdíl od klasických postupů nižších generací, např. řepky, není třeba orné půdy, která by prioritně měla být využita k pěstování potravin. Řasy mohou růst v potrubí v podzemí při umělém osvětlení např. LED diodami. Je však třeba najít správné druhy řas, vyšlechtit je a pěstovat tak, aby produkovaly optimální tuky. Vymýšleli jsme zařízení, které automaticky zkoumá světlem jednu řasovou buňku za druhou a podle chemického složení a množství tuků je vybírá pro následné šlechtění.

Dá se o něčem říci, že to je zatím váš největší objev?

Těžko říci, každý má jiná kritéria. V základní vědě se úspěch měří tím, v jak dobrém časopisu vám výsledky otisknou. Existuje celosvětová hitparáda časopisů, které jsou seřazeny podle takzvaného impaktního faktoru – jak moc daný časopis přispívá k novým světovým poznatkům za poslední dva roky. Čím větší je impaktní faktor časopisu, tím lépe. Z tohoto pohledu to byl tažný svazek, otiskli nám jej v časopisu Nature Photonics, který měl index kolem 27, což je velmi dobré. Podle mne je však důležitějším kritériem úspěšné vědy, jak často kolegové použijí vaše publikované poznatky pro svou práci, t.j. jak často vás citují. Toto je rovněž celosvětově sledováno několika databázemi a slouží jako důkaz, že vaše úsilí mělo smysl. Velmi mě těší i naše praktické výstupy v podobě světelných Popelek, protože je to zcela nová technologie, která nás překvapuje při každé nové aplikaci.

Jak jsme daleko k tomu, abychom tažným paprskem přesouvali objekty viditelné okem?

Světlo má tu nevýhodu, že kopanec od jednoho světelného fotonu je velmi slabý. Viditelně zacloumá s atomem vodíku. Když chcete pohnout s mikročásticí, potřebujete sice obrovské množství fotonů, ale to je dostupné i v obyčejném laserovém ukazovátku. Abychom pohnuli nějakým makroobjektem, potřebujeme ještě mnohonásobně více, a výsledkem by nejspíše bylo jeho vypaření dříve, než s ním pohneme. Ale na malé převážně průhledné objekty naše světelné pinzety, Popelky a tažné svazky působí velmi dobře.

Rok světla 2015.

Autor: František Vondrák

10.1.2015 VSTUP DO DISKUSE
SDÍLEJ:

DOPORUČENÉ ČLÁNKY

Ilustrační foto.

Mladíci nestačili na Duklu

Polské letouny Su-22M3 přiletěly 23. srpna na letiště v Náměšti nad Oslavou. V ČR se zapojí do mezinárodního leteckého cvičení Ample Strike 2017.
17

Od středy začíná vojenské cvičení. Piloti budou létat od rána do noci

Vražda v Humpolci: Obviněný Ukrajinec skončil ve vazbě

Pelhřimov, Humpolec – Okresní soud v Pelhřimově poslal ve středu do vazby jednapadesátiletého Ukrajince obviněného z vraždy jeho o šest let mladšího krajana. Krvavý incident se odehrálv pondělí brzy ráno v Pražské ulici na ubytovně v Humpolci. „Vazba byla na obviněného uvalena, protože hrozí, že by se vyhýbal trestnímu řízení a mohl by ovlivňovat případné svědky,“ zdůvodnil rozhodnutí pelhřimovský soudce Jiří Zach.

Na Vysočině v noci padaly teplotní rekordy

Vysočina - Na dvou stanicích v noci na středu padly teplotní rekordy. V Košeticích na Pelhřimovsku naměřili 5,1 stupně Celsia, tím byla o dvě desetiny překonána dosavadní rekordní hodnota 5,3 stupně z roku 1999. V Sedlci na Třebíčsku teploměr ukázal hodnotu 6,5 stupně. Dosavadní nejnižší teplota z roku 1999 byla 7,3 stupně.

V jihlavské zoologické zahradě odchovali leguána

Jihlava – Po necelých dvou letech se podařilo chovatelům z jihlavské zoo rozmnožit a úspěšně odchovat dvě mláďata velice vzácného ještěra leguána fidžijského. A podle zbarvení mláďat těsně po vyklubání se z vajíček je zřejmé, že jde o samce a samici.

Studenti se budou trénovat v první pomoci

Vysočina – Poskytnout základní laickou první pomoc, komunikace s operátorem záchranné služby. Studenti středních škol a učilišť na Vysočině se opět budou učit zachraňovat život v rámci hodin školní výuky.

Copyright © VLTAVA LABE MEDIA a.s., 2005 - 2017, všechna práva vyhrazena.
Používáme informační servis ČTK. Kontakt na redakci.
Publikování nebo šíření obsahu Denik.cz je bez písemného souhlasu
VLTAVA LABE MEDIA a.s., zakázáno.
Marketingové podmínky. Cookies. Zrušit oznámení