Jedinečné možnosti

Vanessa Wood patří mezi ty vědce, které rádi označují jako «Überflieger»: absolventka Yale ve věku 22 let, doktorka ve 26 a profesorka ve 27 letech. V rozhovoru sympatická nano-vědkyně vypráví, co ji z MIT (Massachusetts Institute of Technology) přilákalo na ETH – kde dnes mimo jiné pracuje v novém «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center».

Autor: Christine Heidemann

Paní Woodová, jak jste se dozvěděla, že ETH hledá profesorku pro nanofotoniku a nanoelektroniku?
V únoru 2010 mě kontaktovala ETH. Hledali zástupkyni z mého oboru a slyšeli, že se ucházím o místo profesorky. Požádali mě, abych zaslala své přihlášky, což jsem také udělala.

Co rozhodlo ve váš prospěch při výběru Zurychu?
Byla jsem extrémně ohromena dostupnými zdroji a ostatními vědci, které jsem při své návštěvě poznala. Jasně tam bylo cítit silného ducha spolupráce a velké nadšení pro výzkum.

Myšleno především na nové Nanoforschungzentrum v Rüschlikonu, které ETH Zürich provozuje společně s IBM.
Můj tým a já máme tu štěstí, že máme dvě výzkumná pracoviště: optoelektronickou laboratoř v ETH-Zentrum a laboratoř pro energetické úložiště v «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center». V tomto centru je čistá místnost, kterou sdílí ETH a IBM. Je speciálně navržena tak, aby umožnila zavádění nových materiálů a metod do standardní výroby. Takové zařízení je zásadní pro využití vědeckého a průmyslového potenciálu nanotechnologií. Ve většině čistých místností se s nanomateriály pro výzkumné účely vůbec nesmí pracovat. «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center» tak zaplňuje důležitou mezeru a stanovuje nové standardy.

Na čem přesně v obou laboratořích pracujete?
Zkoumáme přenos náboje v nanoskopických systémech a využíváme získané poznatky například při konstrukci solárních článků, akumulátorů a LED diod. Zaměřujeme se například na nové metody charakterizace akumulačních materiálů a na koncepci inovativních architektur baterií. Když zmenšíte aktivní hmotu baterií, zvýší se poměr povrchu k objemu. To umožňuje vyšší nabíjecí a vybíjecí proudy, což by mohlo být zajímavé pro použití v elektromobilech.

O jakých rozměrech hovoříme u nanomateriálů, které používáte?
Hovoříme o rozměrech, které jsou 80 000krát menší než průměr lidského vlasu. V našich laboratořích se zajímáme o materiály s rozměry menšími než 50 nanometrů. Pod touto hranicí se materiály chovají úplně jinak než větší částice téhož materiálu.

Můžete uvést příklad?
Například pokud vezmete několik větších kusů opticky aktivního polovodičového materiálu, každý kus bude absorbovat stejnou barvu světla. Pokud však z téhož polovodiče vyrobíte částice o rozměrech od dvou do deseti nanometrů, každá taková částice bude absorbovat odlišné barevné světlo, protože se změní elektronická struktura materiálu. Tyto nanočástice, které nazýváme kvantové body, jsou mimořádně zajímavé pro použití v solárních článcích a v osvětlení. Tyto kvantové body mají sice neobvyklé optické vlastnosti, jejich malá velikost však ztěžuje přenos náboje. Jeden z našich výzkumných projektů v laboratoři nanoelektroniky si klade za cíl najít způsoby, jak využít příznivé optické vlastnosti těchto materiálů, aniž by byly omezeny jejich špatným přenosem náboje.

Jak důležitá je spolupráce s vědci z IBM?
Studenti ETH, kteří pracují v čisté místnosti «Binnig and Rohrer Nanotechnology Center», mají jedinečnou příležitost sdílet prostory, zařízení a znalostní zdroje s vědci z IBM, kteří jsou v oblasti nanotechnologií přední. Díky prostorové a duševní blízkosti v centru je naše spolupráce s vědci z IBM výrazně podporována, a těšíme se na rozšíření této spolupráce na ještě širší pole.

Mnoho lidí má obavy, že nanočástice by mohly nekontrolovaně proniknout do životního prostředí. Co jim říkáte?
Nejprve je třeba si uvědomit, že pod nanotechnologií si lze představit různé věci: Některé výzkumné skupiny chtějí nanomateriály využívat v oblasti zdraví. Náš laboratoř však nepracuje na biologických aplikacích. Naše nanočástice jsou zakapsleny v zařízeních, takže nepřicházejí do kontaktu s lidským tělem nebo životním prostředím. Přesto jsou všechny naše laboratoře vybaveny speciálními ventilačními systémy a mají speciální chemické likvidační postupy, které umožňují izolaci nanomateriálů. Jsme přesvědčeni, že je třeba přijmout všechna opatření k zajištění bezpečnosti vědců a k prevenci jakéhokoliv vlivu na životní prostředí.

A co odpovědnost samotných vědců?
Celkově věřím, že jako vědci a inženýři máme etickou povinnost brát v úvahu i dopady výroby a likvidace materiálů a výrobků, které vyvíjíme. To platí pro každou technologii, nejen pro nanomateriály. Prvním krokem je zkoumání rizik. V Švýcarsku máme tu štěstí, že prostřednictvím národního výzkumného programu «Chancen und Risiken von Nanomaterialien» vedeme zároveň pozitivní dialog o bezpečnosti a investujeme do ní.

Kdy budou na trhu první nano-solární články?
Zájem ze strany průmyslu je v současnosti velmi velký; proto očekávám, že za několik let budou první produkty. Nicméně si myslím, že bude trvat ještě několik let, než bude použití nanomateriálů v solárních článcích skutečně zralé. Nanomateriály nezlepšují technologii okamžitě. Spíše musíme pochopit, jak a kdy je nejefektivněji využít. Přesto jsou právě tyto otevřené otázky ohledně nanomateriálů, například jak nejlépe využít jejich nové vlastnosti, důvodem, proč je práce v této oblasti tak vzrušující.

Vanessa Wood
je od ledna 2011 zaměstnána na Departement für Informationstechnologie und Elektrotechnik ETH Zürich. Vede tam laboratoř pro nanoelektroniku. Dříve působila jako výzkumnice na postdoktorandské pozici pod vedením profesora Yet-Minga Chianga a profesora Craiga Cartera v oddělení materiálových věd a technologií na MIT, kde zkoumala nanostrukturované koloidní suspenze pro energetické úložiště. Vanessa Wood získala titul Master of Science a doktorát v oddělení elektrotechniky a informatiky MIT. Tam zkoumala koloidní nanokrystaly a jejich využití v optoelektronických zařízeních, jako jsou LED diody a solární články.