Jak chytře vylepšit materiály

Takové úspěchy nemá jen tak někdo. Fyzik Martin Setvín, jenž se zabývá fyzikou povrchů a materiálů, publikoval studie v těch opravdu nejprestižnějších vědeckých časopisech včetně „svaté trojice“ Nature, Science a Proceedings of the National Academy of Sciences čili PNAS – jemuž se v nadsázce říká ten „Po-Nature-A-Science“. Setvínovy články, které na atomární úrovni řeší složení různých materiálů, byly citovány již více než třiapůltisíckrát.

V jeho pracích se to hemží zkratkami oxidu titaničitého, oxidu tantalo-drasel- ného a oxidů kovů, jež mají zlepšit povrchové vlastnosti. Kromě jiného se zabývá zobrazením polaronů (zvláštních elektricky nabitých částic, zastavených elektronů). „Ukazuje se, že polarony hrají zásadní roli v řadě důležitých technologií jako fotokatalýza, elektrické vlastnosti materiálů nebo optické vlastnosti,“ říká docent Setvín z Matematicko-fyzikální fakulty UK. Právě tímto výzkumem se zabývá v projektu ERC CZ, na nějž loni získal podporu 13,2 milionu korun. Se zkušenostmi z Nipponu

Během doktorských studií se dostal do Japonska. A to do slavné Tsukuby, jen 70 kilometrů od Tokia. „Je tam soustředěno mnoho výzkumných center jako RIKEN nebo JAXA, japonské kosmické agentury. Já pracoval v tamním National Institute for Material Science (NIMS). Jde vlastně o město, kde ze 180 tisíc obyvatel bylo 90 tisíc vědců! Bylo to super,“ vzpomíná dvaačtyřicetiletý Setvín, dnes už zkušený vědec, na své začátky s „křemíkem 110“, který byl tehdy výzkumným trendem pro jeho užitečnost v tranzistorech či solárních panelech.

„Náš výzkum povrchů je celkem blízký elektrotechnickému průmyslu, ale na druhou stranu jde stále o fundamentální, základní výzkum. Zjišťujeme, jak, co a proč funguje. Aplikace nejspíše za nějaký čas i přijdou, ale vyloženě aplikovaný výzkum většinou neděláme,“ vysvětluje Setvín, který se vrátil do Evropy a v roce 2012 odešel do Vídně.

Proč? „Moc se mi líbily práce profesorky Ulrike Diebold a její výzkumné skupiny fyziky povrchů na Technische Universität Wien. Chtěl jsem tam jít už jako postdoktorand, na rok, ale pak dostala grant Evropské výzkumné rady (ERC), takže mě vzala,“ říká skromně Setvín, když už nedodává, že se jí na jednu volnou pozici hlásilo přibližně sto lidí z celého světa!

Začal se věnovat výzkumu oxidů na površích a jejich funkcím; Dieboldové laboratoř byla mezioborová a mezinárodní, byli v ní chemikové i fyzici, Němci, Britové, Číňani, Američani i Korejci. A Češi. Martin Setvín se toho hodně naučil, protože Vídeň patří s Řeznem či Curychem anebo se skupinou Pavla Je- línka (tým Nanosurf) v pražském Fyzikálním ústavu Akademie věd k opravdu špičkovým centrům v oboru. Setvín se na vídeňské technice habilitoval (2018), učil, setrval tam osm let… aby se v červnu 2020 dostal zpět na mateřskou fakultu. Co jej k tomu vedlo? Pár let předtím se zrodil program Primus, jenž na Univerzitě Karlově dává šanci k rozletu mladým vědkyním a vědcům coby „group leadrům“. Často je vrací ze zahraničí do Česka, kam přinášejí mladou krev a nové nápady. „Je to výborný systém,“ chválí prospěšnou univerzitní líheň Setvín.

Za granty super vybavení

V pražské Troji si díky tomu na Katedře fyziky povrchů a plazmatu MFF UK vybudoval svůj vědecký tým, jenž se věnuje mimo jiné takzvané skenovací tunelové mikroskopii (STM) a mikroskopii atomárních sil (AFM).

„Když je nějaký problém, který se dlouho nedaří prolomit a nedaří se jej vysvětlit, tak to je věc, která nás láká,“ líčí Setvín. Zásluhou podpory grantu Expro z Grantové agentury ČR o 33 milionech korun pak ještě přístrojové vybavení rozšířil, takže má s kolegy k dispozici i komerční velký mikroskop. Ten ještě fyzikové vylepšili, aby podával optimální výsledky.

Sympatický otec dvou dětí vychovává též své vědecké následovníky: má doktorandy ze Španělska a z Indie, hlásí se mu motivovaní zájemci z rozličných koutů planety. Vědí, co dělá a že to dělá sakra dobře. Dokladem, že jde správnou cestou, je kromě šedesátky studií a akademických grádů (docentem se stal ve Vídni i Praze) rovněž čím dál prestižnější Cena Neuron pro nadějné vědce, kterou v oboru fyziky obdržel předloni za výzkum nevodivých materiálů. „Nerad dělám jednu práci pořád dokola. Naopak rád dělám něco, kde je potřeba pokaždé přemýšlet a přijít s novými nápady. Smyslem své práce si nejsem jistý, ale bylo by hezké přispět k vyřešení problémů, jimž bude lidstvo čelit v 21. století,“ uvedl tehdy.

Ač se mu v akademické sféře líbí (do pěti let prý zkusí i profesuru), spolupráci s firmami a průmyslem se nezavírá. „V propojení s firmami má Matfyz zatím mezery; na tomhle musíme v blízké budoucnosti zapracovat. Fungující napojení na aplikace je věc, která na univerzity láká ty nejlepší studenty. V našem oboru se teď otevírá zajímavá příležitost v polovodičovém průmyslu, kde se v regionu chystá továrna onsemi v Rožnově, plánují se obrovské investice v Drážďanech a také ve Vratislavi. My si teď s hrajeme s jednotlivými elektrony v polovodičích, což se dá snadno napojit na řadu problémů v elektronice. Uvidíme,“ nastiňuje fyzik Martin Setvín, jenž ve svém oboru, ve fyzice povrchů, udává směr.

Políčeno má na jeden z nejcennějších grantů v Evropě, na elitní ERC, které jej třeba i potěší v řádu pár týdnů. „V našem oboru se teď otevírá zajímavá příležitost v polovodičovém průmyslu, kde se v regionu chystá továrna onsemi v Rožnově,“ říká Martin Setvín.