Mokre powierzchnie

Okolice nauki

Zainteresowania badawcze prof. Kosmulskiego cały czas obracają się wokół chemii 
powierzchni. – Byłem w różnych miejscach, kopałem dość głęboko i dość krótko 
– tak sam opisuje swoją aktywność naukową. 

Piotr Kieraciński

  Monografia Chemiczne własności powierzchni materiałów przyniosła dr. hab. Markowi Kosmulskiemu (na fot.), profesorowi Politechniki Lubelskiej, Lubelską Nagrodę Naukową za rok 2002. Uczony od razu zaznacza, że musi skomentować tytuł. – Ustalenie tytułu jest w pewnym sensie chwytem marketingowym – mówi. – Dyskutowaliśmy z wydawcą, na ile ten tytuł można książce nadać. Z jednej strony musiał zachęcać do kupna książki, a z drugiej nie chcieliśmy wyjść na oszustów. Rzecz w tym, że faktycznie książka dotyczy tylko powierzchni mokrych, takimi bowiem zajmuje się lubelski uczony. Aby rozwiać wątpliwości związane z tytułem, wstęp zawiera definicję zagadnienia: gdzie się zaczyna i gdzie się kończy problematyka książki. 

Na podstawie oryginalnych prac trudno się zorientować, co jest ważne w dziedzinie. Ta książka jest pracą przeglądową. – Z 3 tysięcy publikacji, które przejrzałem, wykorzystałem połowę. Pozostałe uznałem za mało znaczące lub zawierające błędy. Wiele prac i wyników zostało skorygowanych przez krytyczną analizę – mówi prof. Kosmulski. Największym osiągnięciem tej publikacji jest rozdział o modelowaniu adsorpcji. – Modelowanie pozwala nam zajrzeć w te obszary, których nie możemy zobaczyć przy pomocy nawet najbardziej skomplikowanej aparatury – mówi uczony. 

TRAFIŁ W DOBRY MOMENT

Powierzchnia w sensie fizykochemicznym to coś innego niż powierzchnia w sensie matematycznym. Powierzchnię wyznacza styk dwóch substancji. Jeśli ciecz styka się z ciałem stałym, mamy do czynienia z powierzchnią mokrą. Styk gazu z ciałem stałym to powierzchnia sucha. Te dwa rodzaje powierzchni zasadniczo się różnią. Różnica polega na tym, że w jednostce objętości gazu jest ok. tysiąc razy mniej molekuł niż w cieczy. Gaz jest w zasadzie pusty, między molekułami jest dużo pustego miejsca. W cieczy molekuły są upakowane, właściwie nie ma pustego miejsca. Na powierzchni suchej są obszary puste i zajęte. W powierzchni mokrej zawsze mamy do czynienia z rozpuszczalnikiem i substancją rozpuszczaną. Obszary powierzchni są zajęte albo przez molekuły substancji rozpuszczonej, albo przez molekuły rozpuszczalnika. Każda zmiana na powierzchni mokrej to zastąpienie jednej molekuły inną. Na dodatek pewna warstwa powierzchni to po prostu wymieszane molekuły rozpuszczalnika i ciała stałego. Dla prof. Kosmulskiego powierzchnia bardziej rozwinięta jest zarazem bardziej interesująca. Tam się więcej dzieje. Zagadnienia związane z powierzchnią są ważne nie tylko z powodów teoretycznych. Zjawiska zachodzące na powierzchni mają kolosalne znaczenie gospodarcze. Adsorpcja wykorzystywana jest np. w procesie oczyszczania wody. Flotacja pozwala pozyskiwać surowce mineralne z ubogich rud przy wykorzystaniu procesu adsorpcji. – O ile polska nauka, jako całość, ma znikome znaczenie na arenie światowej – mówi prof. Kosmulski – to w dziedzinie badania zjawisk adsorpcji i flotacji mamy naprawdę duże osiągnięcia. 

Wydawcą nagrodzonej pracy Kosmulskiego był Marcel Dekker. Lubelski chemik tak mówi o publikacjach naukowych: – Publikuję stosunkowo mało, ale staram się by każda, nawet najmniejsza publikacja miała jakieś przesłanie, coś, co w jakiś sposób pobudza, porusza. Uważa, że właśnie takie postępowanie na dłuższą metę się opłaca, bo zostaje zauważone. Zazwyczaj pisze po angielsku. W języku polskim publikuje tylko okazjonalne teksty przeglądowe. Także swoją pierwszą książkę opublikował po polsku – dotyczyła gry w brydża. Czyta także tylko prace naukowe opublikowane po angielsku. – Jeśli ktoś ma coś ważnego do powiedzenia, publikuje to w języku, który jest rozumiany na całym świecie – mówi. Uważa, że artykuły pisze się z własnej inicjatywy, a książki „za zaproszeniem”. Aby napisać artykuł, nie trzeba być pracownikiem naukowym, można wysłać tekst do czasopisma i, jeśli okaże się interesujący, zostanie wydrukowany. – Z książką jest inaczej – to jest przedsięwzięcie biznesowe – mówi. I zaraz dodaje: – Nie mam na myśli książek wydawanych w Polsce, gdzie chodzi głównie o zaspokojenie miłości własnej autora, który życzy sobie, by być autorem książki i jeśli ma wpływy to wyda książkę, na przykład w wydawnictwie uczelnianym. Potem okazuje się, że jedynymi czytelnikami są autor i ewentualnie recenzenci. Napisanie monografii dla Dekkera zaproponował mu znajomy. – Dość lekkomyślnie się zgodziłem. Trafił w dobry moment, kiedy znajdowałem się na życiowym zakręcie. Miałem sporo rzeczy pozamykanych, a niczego nowego nie zacząłem. Akurat przebywał za granicą, gdzie nie był zaangażowany w żadną działalność administracyjną. 

KONKURENCJA DLA AMERYKANÓW

Zainteresowania badawcze prof. Kosmulskiego cały czas obracają się wokół chemii powierzchni, jednak nie dotyczą wciąż tego samego. – Byłem w różnych miejscach, kopałem dość głęboko i dość krótko – tak sam opisuje swoją aktywność naukową. Jego praca doktorska dotyczyła kinetyki chemicznej. Kinetyka bada, w jaki sposób układ chemiczny będzie zmierzał do stanu końcowego. O ile położenie stanu równowagi można dokładnie przewidzieć, to przewidzenie, kiedy ten stan końcowy nastąpi, jest znacznie trudniejsze. – To bardziej sztuka niż nauka – komentuje Kosmulski. O ile na statykę, czyli przewidzenie stanu końcowego, są bardzo dokładne równania, uwzględniające wpływ różnych czynników na położenie stanu równowagi, o tyle kinetyka jest w dużej mierze nieprzewidywalna, a z drugiej strony ma ogromne znaczenie praktyczne. W gospodarce liczy się bowiem nie tylko możliwość otrzymania produktu, ale też uzyskania go w sensownym czasie i w przewidywalny sposób. 

Od jakiegoś czasu zespół z Katedry Elektrochemii PL, którą kieruje prof. Kosmulski, zajmuje się cieczami jonowymi. Aby stopić sól (chlorek sodowy), trzeba go ogrzać do temperatury ponad 800 stopni. W związku z tym koszt utrzymania takiej substancji w stanie ciekłym jest wysoki, jest to niebezpieczne. Stopiona sól kuchenna nie może być rozpuszczalnikiem substancji organicznych, bo te się zwęglają w temperaturze 400 stopni. Z drugiej strony rozpuszczalnik taki, jak stopiona sól, ma wiele zalet, np. jest nią znikoma prężność pary. Niedawno wymyślono sole, które można stopić w temperaturze pokojowej albo niewiele wyższej, czyli 40-50 stopni. Jest to nowa klasa rozpuszczalników, praktycznie jeszcze niezbadana – ciecze jonowe. Zespół Kosmulskiego, wraz z kolegami z Politechniki Warszawskiej, wytworzył porowate ceramiczne materiały kompozytowe, które są nasycone cieczami jonowymi. – Nasze kompozyty stanowią konkurencję dla materiałów z matrycą polimerową, które uzyskali Amerykanie – mówi uczony. Takie materiały mogą mieć zastosowanie do urządzeń, gdzie wymagany jest immobilizowany elektrolit – ciecz jonowa zamknięta w porowatym materiale znakomicie spełnia tę funkcję – np. w technikach lotniczych, militarnych, kosmicznych, morskich. Inne obszary prac nad cieczami jonowymi, które widzi w tej chwili uczony, to koloidy w cieczach jonowych oraz zbadanie zagrożeń ekologicznych związanych z szerszym zastosowaniem tego typu soli (zawierają one fluor!). 

WSPÓLNA APARATURA

Pracę zespołową prof. Kosmulski uważa za jedyny sensowny model działalności naukowej. W normalnym świecie naukowym panują stosunki koleżeńskie, przy zachowaniu wszelkich zasad podległości organizacyjnej i szacunku wynikającego z osiągnięć badawczych. Aby być kimś ważnym, trzeba mieć krąg mniej ważnych, którzy są od osoby ważnej jakoś uzależnieni. Umożliwia to tworzenie zespołów i realizowanie większych przedsięwzięć badawczych. – Niestety, w polskiej nauce bazujemy na bizantyjskiej obrzędowości w relacjach między starszymi i młodszymi uczonymi – mówi prof. Kosmulski. Uważa, że typową wykładnią pracy zespołowej jest oryginalna praca naukowa. Wyodrębnianie własnych osiągnięć jest dość trudne, gdyż oryginalne publikacje powstały w zespołach, w których zarówno metody, jak i rezultaty, są wynikiem dyskusji i wspólnej pracy. Książka jest pracą indywidualną. Dość trudno jest znaleźć kilka osób, które będą wzajemnie akceptowały swoje poglądy w sprawach szczegółowych. Wyrobiony czytelnik zauważy wszystkie niekonsekwencje. – Trudno by mi było zaakceptować obecność współautora – mówi o swojej nagrodzonej książce. Książka tego typu musi być jasna i nie powinna zawierać wątpliwości i sprzeczności. Co innego praca oryginalna, która dopiero przeciera szlaki, wskazuje nowe kierunki – tam można nawet stawiać pytania bez pełnej odpowiedzi. 

Typowym przykładem pracy w zespołach naukowych jest wykorzystanie aparatury. Nowoczesny sprzęt jest bardzo skomplikowany i kosztowny. Ma też tę cechę, że bardzo szybko się starzeje. Prof. Kosmulski dodaje także tę, iż nie zawsze pojawia się na rynku z pełną teorią i nie zawsze do końca wiadomo, do czego może służyć. Wykorzystanie tych instrumentów naukowych jest, w pewnym sensie, twórcze. Są osoby, które uważają, że jeśli kupią sobie przyrząd za pieniądze podatników, to jest to ich prywatny przyrząd. – Może on być w Lublinie, ale ja nie mogę z niego skorzystać. Łatwiej mi skorzystać z podobnego urządzenia w Paryżu, bo tam ludzie uważają, że należy wykorzystać ten krótki moment, kiedy przyrząd jest jeszcze nowy – mówi Kosmulski i jako przykład podaje swoją współpracę z Finami, którzy zakupili skomplikowane prototypowe urządzenie, a on potrafił uzyskać na nim nowy, wiarygodny i interesujący wynik naukowy. – Mieliśmy spore trudności z opublikowaniem pracy, gdyż jednym z recenzentów był zazdrosny twórca urządzenia, któremu nie w smak było, że dopiero ktoś obcy powiedział mu, do czego jego urządzenie może służyć i jak można je wykorzystać – wspomina prof. Kosmulski. Polsko-fińska publikacja była wstrzymywana przez prawie rok. Rok później ukazała się publikacja z ośrodka, w którym zbudowano maszynę i nie zauważała ona publikacji polsko-fińskiego zespołu. To przykład, jak ważny jest czas. Zdobycie nowego przyrządu to dopiero połowa sukcesu. – Zakup urządzenia to jeszcze nie jest złapanie Pana Boga za nogi – komentuje uczony. 

Prof. Kosmulski pracował w bardzo wielu miejscach: w szkołach wyższych, instytutach PAN. Gdy zauważam, że złamał stereotyp polskiego uczonego, który od studiów po profesurę „siedzi” w jednej placówce, odpowiada: – Akurat w tym wypadku znakomicie spełniam ten stereotyp, gdyż zarówno magisterium, jak doktorat i habilitację robiłem w UMCS. Natomiast w międzyczasie zmieniałem miejsce pracy siedem razy. Od roku 1988 jestem wyłącznie sympatykiem UMCS. 

O sobie mówi, że zajmuje się głównie teorią. Nie przeszkadza mu to jednak w patentowaniu swoich osiągnięć. Za największe, choć spoza obszaru nauki, uważa fakt, iż potrafi podnieść nad głowę więcej niż sam waży, a setkę przebiega w czasie krótszym niż 15 sekund. Ciesząc się z nagrody przyznanej przez Lubelskie Towarzystwo Naukowe zauważa, że nagrody są przyznawane profesorom, którzy mają się nieźle w porównaniu z adiunktami i asystentami. – Ja już jestem na etapie odcinania kuponów – mówi. – To młodzi doktorzy tworzą postęp w nauce. 

Komentarze