Cvičíme molekuly, aby se syntetizovaly samy

Získat grant JUNIOR STAR poskytovaný Grantovou agenturou České republiky není jen tak. Vlastně je to pekelně těžké, neboť pro rok 2022 bylo podpořeno pouze 16 projektů z 315, tedy lehce přes 5 %. Petr Kovaříček, který se letos v lednu vrátil na VŠCHT a založil vlastní vědeckou skupinu, to dokázal. Jeho projekt nese název Reakční sítě na fázových rozhraních pro dynamickou samoskladbu a řečeno slovy poskytovatele podpory, má vysoký potenciál dosáhnout světově významných výsledků. „Udělení grantu pro mě moc znamená. Nicméně si uvědomuji, že nejde o ocenění úspěchu, ale vložení důvěry,“ říká organický chemik s dlouholetou zkušeností z laboratoře držitele Nobelovy ceny Jeana-Marie Lehna.

Mohl byste stručně představit svůj úspěšný projekt?

Projekt se zabývá chemií na površích a fázových rozhraních, primárně jde o fázové rozhraní pevná látka – kapalina, a studuje self-assembly organických molekul na těchto površích a fázových rozhraních. Studujeme, jak informace obsažená ve struktuře povrchu ovlivňuje, co a jak se na něm uspořádává. Každý povrch totiž určuje, jak se uspořádávají molekuly v jeho těsné blízkosti. Toto uspořádání vede k tomu, že molekuly spolu „komunikují“ jinak, než je tomu v roztoku nebo krystalu čisté látky. Jádro projektu je o organických polovodičích, kde chceme využít jejich vlastností a organizace dané povrchem, abychom dokázali self-assembly proces řídit pomocí neinvazivních stimulů, jako je elektrický potenciál nebo světlo. A aby pak povrch odpovídal nějakou funkcí. Těch funkcí může být celá řada a my jsme si vybrali katalytické reakce, tzn. chceme povrch pomocí self-assembly a řízení toku náboje a energie přeměnit v povrch katalytický. V tuto chvíli studujeme pouze zvolené modelové reakce, necílíme na konkrétní aplikaci pro průmysl nebo životní prostředí – tahle fáze je zatím příliš daleko. Druhou funkcí jsou optoelektronické součástky, např. fotodiody, ledky nebo fotovoltaické články.

Co vnímáte jako největší překážku k dosažení zamýšlených cílů projektu?

Návrh projektu vychází z ambiciózních předpokladů, jsme na hraně toho, co lze racionálně předpokládat. Proto jsme zvolili tzv. kombinatoriální přístup, kde necháváme molekuly, aby se syntetizovaly de facto samy, reversibilně, takže z relativně jednoduché směsi několika málo látek, řekněme dvaceti, jsme schopni připravit virtuálních sto produktů přímo v našem experimentu. Přičemž úspěch projektu stojí na tom, že materiál s námi definovanými kritérii se bude na povrchu tvořit preferenčně. Všechny ostatní materiály zůstanou v roztoku, eventuálně se budou tvořit v zanedbatelném množství. Myslíme si, že kritéria jsme nastavili tak, že máme velmi vysokou šanci, abychom katalytické funkce nebo dobrých vlastností pro optoelektronické součástky dosáhli. Problémů se může vyvrbit celá řada, ale největší jsou vždy ty, které člověk nepředpokládá – na ty ostatní je nějakým způsobem připraven.

Jde o základní výzkum, ale na pozadí vašeho vyprávění zaznívá i praktické, aplikační uplatnění jeho výsledků. Slyším správně?

Určitě. Projekt není zacílen na konkrétní aplikaci, ale má aplikační potenciál. Katalytické procesy snižují energetickou i surovinovou náročnost jakékoli chemické výroby. Pokud dokážeme vytvořit katalyzátor na míru dané konkrétní chemické reakci, a to by mělo být možné, pak můžeme vyrábět katalyzátory v zásadě na zakázku pro kohokoli.

Jak jste na tom s vědeckým sebeurčením? Základní výzkum, aplikační, nebo podobojí?

Já jsem hybrid (směje se). Neuvěřitelně mě zajímá a baví poznávání. Můj školitel na doktorátu říkával: Když je výsledek experimentu dle očekávání, tak jste provedl měření. Když je to něco, co jste neočekával, tak jste udělal objev. Velmi mě baví, když narazím na něco nového, koukám na to jak husa do flašky a říkám si – já nevím, prostě nevím. A pak to zabere tři měsíce práce, než najdu odpověď. Na druhou stranu, když dělá člověk základní výzkum, může být často dost abstraktní a od okolí dostává otázku: K čemu to je dobré? A to je relevantní otázka, je třeba mít směr, vizi, že výsledky výzkumu povedou k užitku společnosti. Takže hybrid (opět se rozesměje).

Kde pramení váš zájem o oblast, jíž se ve výzkumu věnujete?

Téma vznikalo průběžně posledních šest až sedm let. Už během doktorátu jsem řešil jednu úlohu, která se zabývala tím, jak se molekuly uspořádávají na povrchu. Přišlo mi fascinující pracovat s technikou, jež vám zobrazí atomy na povrchu. Vždy mě zajímala interakce s elektrickým polem a elektromagnetickým zářením, což bylo zaměření mého postdoku. Když jsem se pak vrátil ze zahraničí, tak jsem se věnoval chemii 2D materiálů. Projekt přihlášený do Junior STAR v sobě spojuje všechny tyto domény. Začal jsem ho psát před zhruba třemi lety a od té doby se vyvíjel, pořád jsem ho přepisoval. A upřímně řečeno jsem ho těsně před odesláním nemohl už ani otevřít bez pocitu mírné žaludeční nevolnosti...

Juniorské granty GAČRu jsou definovány jako exkluzivní granty. Mezinárodní komise udělením v zásadě vzkazuje, že projekt má světový potenciál. Co pro vás znamená, že jste jako jeden z mála uspěl?

Znamená to pro mě moc. V první chvíli jsem měl chuť křičet, bohužel jsem byl v posluchačských laborkách jako asistent, takže jsem nemohl. Zároveň s tím ale jde ruku v ruce fakt, že všechna práce teprve začíná. Že to není ocenění úspěchu, ale vložení důvěry. Teď nás čeká těch pět let tvrdé práce a na konci teprve přijde rozuzlení, zda se věc podaří.

Celkově jsou projekty pro juniorské vědce extrémně kompetitivní, máte jen málo jiných možností než Junior STAR. Ten má přitom úspěšnost okolo pěti procent a očekává se od vás, že při podávání žádosti už budete prezentovat manažerské dovednosti, zkušenosti s řízením jiného projektu a týmu. Ale kde mají juniorští vědci tyto zkušenosti nabrat, když vlastně téměř žádné jiné možnosti neexistují? Je skvělé, že granty Junior STAR existují, a bylo by neméně skvělé, kdyby existovaly i takové, na kterých juniorští vědci mohou nabrat zkušenosti, které potom prodají dále, třeba právě při Junior STAR.

Budete spolupracovat s dalšími institucemi, nebo se vše bude realizovat na VŠCHT?

Co se finančně-organizačního zázemí týče, je projekt celý na VŠCHT, nicméně předpokládá se vědecká kooperace, bez níž by projekt realizovat nešlo. Už delší dobu spolupracujeme se skupinami z Montrealu, Bari, Fyzikálním ústavem Slovenské akademie věd, Curyšskou univerzitou a předpokládám, že další spolupráce brzy navážeme. Kvůli tomu, že jde o projekt interdisciplinární, velmi široký, nemůžeme si nakoupit všechny přístroje, které bychom chtěli. A ani z pohledu lidských zdrojů nedává smysl dělat si všechno sami. Je ale vždy důležité spolupracovat s někým, komu věříte. Protože vy někam posíláte vzorky nebo materiál a zpátky vám přijdou data nebo jiné vzorky s nějakým popisem, a vy nemáte možnost, jak to ověřit.

Jak se taková důvěra v mezinárodním prostoru buduje?

Se všemi zapojenými pracovišti se nějakou dobu znám. Primární síť vědeckých kontaktů jsem si začal tvořit během zahraničních pobytů v rámci doktorátu a postdoku. Vědecká komunita, přestože je početná, je v určitém smyslu i relativně malá. Když vedete kvalitní studenty, ti pokračují v dalším stupni studia jinde, často v zahraničí. A máte v ně přirozeně nějakou důvěru. Lze iniciovat i kontakt ad hoc, ale je to mnohem náročnější a nikde není psáno, že dotyčnou osobu bude téma zajímat a důvěra bude oboustranná.

Vaším školitelem na doktorátu byl Jean-Marie Lehn, laureát Nobelovy ceny a všeobecně uznávaná vědecká hvězda. Jak těžké bylo dostat se do jeho laboratoře?

Dělal jsem diplomovou práci na VŠCHT na Ústavu organické chemie, kterou vedl doktor Holakovský, a já se rozhodoval, co dál. Vybral jsem si supramolekulární chemii a Roman Holakovský mi poradil jednoznačně: „Přihlas se k tomu nejlepšímu!“ Napsal jsem tedy člověku, který má za supramolekulární chemii Nobelovu cenu, a on souhlasil. Ve výsledku to bylo velmi prozaické – nebát se a napsat. Zpětně jsem se dozvěděl, že v rámci bakalářské Erasmus stáže ve Štrasburku jsem byl v laborce bývalého postdoka J.-M. Lehna, a ten o mně poskytl referenci. V tomhle má Erasmus a všechny podobné výjezdové stáže obrovský význam, ač si to v tu chvíli studenti neuvědomují. Člověk se podívá někam jinam, otrká se a začne budovat kontakty.

Jak funguje laboratoř nositele Nobelovy ceny? Byla léta ve Francii tvrdá?

Ano i ne, tvrdost si tam v podstatě nastavoval každý sám k sobě. Když máte naplánovaný meeting se šéfem, které jsme mívali v neděli večer, nechcete přijít za člověkem jeho formátu s něčím, s čím sám nejste spokojený. J.-M. Lehn říká, že věří v sílu příkladu. Když jsem tam v roce 2010 začínal, bylo mu 71 let a do práce chodil od pondělí do neděle zhruba od devíti do půlnoci každý den. Postupem času trochu ubral, zrušil neděle, takže se meetingy přesunuly na sobotu. No a když tam on mohl být od pondělí do neděle dvanáct a více hodin, my jako mladí floutci jsme cítili, že musíme a chceme své práci dát absolutní maximum. Přitom nikdy nikomu neřekl: Buď tu od osmi do osmi a zapomeň na víkendy. Nemusel.

Jak se tehdy lišilo materiální vybavení?

Na VŠCHT jsem jako magisterský student pracoval v klasické laborce, kam se nás muselo vejít přibližně deset. Ve Francii jsem v té době dostal vlastní digestoř a stůl, pro mě nevídaný luxus! Zajímavá byla atmosféra v celém institutu (ISIS – pozn. red.). Neuvěřitelně se tam prožíval každý říjen, kdy se vyhlašují Nobelovy ceny, a takřka každý druhý rok se tam slavilo. To pak člověk pochopí a cítí, že je v prostředí, které je zvláštní, mimořádné. Měl jsem možnost potkávat se pravidelně s čelnými představiteli všech chemických disciplín, kteří tam pracovali nebo přijížděli na přednášky. A většinou to byli úžasní lidé.

Přestože jste byl od pondělí do neděle zavřený v laboratoři, podařilo se vám aspoň trochu prozkoumat krásy života ve Francii?

Tak extrémní to zase nebylo. Byla by škoda z Francie nic neobjevit. Rok a půl tam se mnou byla i moje žena, takže jsme objevovali Alsasko poměrně důkladně. V naší skupině jsme měli kolegu, který je rodilý Alsasan, a vždy jsme mu posílali pohledy z navštívených míst, koukal na ně a říkal: To neznám!

Byl jste v extrémně inspirativním prostředí. Sníte sám o Nobelově ceně?

Můj sen posledních pět týdnů je konečně se vyspat (směje se), rostoucí zoubky jsou náročné pro všechny zúčastněné. Ne, o Nobelovce nesním a přišlo by mi asi zvláštní, pokud by někdo jako svou motivaci k vědecké práci měl pouze tuto metu.

Fajn. Co je tedy vaše největší motivace?

Pro mě jsou to odpovědi. Když člověk do chemie vidí, dokáže vhlédnout do tématu, svět před ním se jako v Matrixu rozpadne na písmenka, vidíte vrstvy za fasádou. Pochopíte procesy a spoustu práce, která vede k pro nás všedním věcem, nad nimiž už ani nepřemýšlíme. Už jen sklenice vody – máte před sebou proces úpravy vody, to je nádherná chemie, máte přípravu skla, prvotřídní chemie, pak fyzikálně-chemické vlastnosti vody, materiálů…

Na VŠCHT jste se vrátil po 10 letech a založil si vlastní vědeckou skupinu. Jaké to na člověka klade nároky?

Nemalé – je to komplexní záležitost. Z ryze pragmatického pohledu založit si skupinu v prvé řadě znamená být schopen ji ufinancovat. Abyste ji byl schopen financovat, musíte získat projekty, tzn. najít dobrá témata, dobře argumentovat a vysvětlit jejich důležitost atd. Druhá část je váš životopis, na němž jsem intenzivně pracoval deset let. Vedle vědy a publikací jsem angažoval studenty, organizoval konference, inicioval spolupráce, zkrátka zlepšoval životopis na všech frontách. Je třeba i základní manažerský přehled, tzn. vědět, kolik co zhruba stojí, jaké jsou náklady na postdoka, doktoranda, kolik materiálu spotřebují za rok, jaké budou náklady na analýzy nebo cestování. Hlavně by ale člověk asi měl mít vizi, měl by mít „drive“ a schopnost nadchnout ostatní pro své téma a svou práci.

Vybudování vaší skupiny šlo ruku v ruce s podporou Nadace Experientia a Fondu Dagmar Procházkové. Umíte si představit, že byste budoval skupinu bez nich?

Upřímně si myslím, že ne. V rámci Experientie jde o standardní typ projektu, který vám umožní si vytvořit tým, personální zázemí a začít pracovat, aspoň tak jsem k tomu přistupoval já. Iniciační fond Dagmar Procházkové vám zase umožní pořídit si přístrojové vybavení. Tím, že jsem byl schopný zdroje takto poskládat, jsme dokázali vyrobit předběžná data, která podpořila náš projekt Junior STAR. Také jsme hodnotitelům vyslali zprávu, že máme zkušenosti, jak grantové projekty zvládat a jak je řídit. Nejsem v hodnoticím panelu ani reviewer, ale myslím, že naše šance by jinak byly výrazně nižší, jestli vůbec nějaké.

Co jsou nejdůležitější předpoklady, aby byl vědec v současné době schopen držet krok se světovou špičkou?

Konkurence ve vědě je a bude vždy globální. Abyste v mém věku a na mé pozici dokázali konkurovat, neobejdete se bez zahraničních zkušeností, spoluprací, vedení studentů, leadershipu a notné dávky odvahy. Co je z toho nejdůležitější, asi říct nedokážu. Nevím, možná „drive“ a občas ta odvaha nejdřív skočit a teprve potom zjišťovat, kam to člověk vlastně skočil. Před pár lety proběhla v Praze konference Sounds of Science Francouzského institutu v Praze, kterou spolupořádala i VŠCHT a vystoupili na ní tři držitelé Nobelovy ceny. Všichni tři se shodli, že uspět ve vědě je dnes mnohem, mnohem těžší než dříve. Abyste dnes získali důvěru, ať už akademické instituce, nebo poskytovatele grantu, musíte být o dost dál, než byli mladí vědci před 30, 40, 50 lety na začátku své kariéry… a stále být originální.

Ing. Petr Kovaříček Ph.D.

Vystudoval organickou chemii na VŠCHT, doktorát absolvoval na Université de Strasbourg. Následně působil jako postdok na Humboldtově univerzitě v Berlíně a Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. V lednu 2021 založil na VŠCHT Praha vlastní výzkumnou skupinu. Je držitelem startup grantu Nadace Experientia a Iniciačního grantu Fondu Dagmar Procházkové. Ve výzkumu se věnuje primárně dynamickým reakčním sítím, self-assembly na površích a rozhraních a řízené evoluci vytvořených systémů. Je ženatý a má dvě děti.