Prof. dr hab. Marek Szymoski, specjalista z zakresu dowiadczalnej fizyki ciaa staego i fizyki powierzchni, kieruje Zakadem Fizyki Nanostruktur i Nanotechnologii w Instytucie Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagielloskiego. Jest przewodniczcym Polskiego Towarzystwa Prniowego. Podczas I Krajowej Konferencji Nanotechnologii wygosi referat Technologia w skali atomowej dla potrzeb elektroniki molekularnej.
Czym jest nanotechnologia dla fizyka powierzchni?
– W zjawiskach zachodzcych w nanoskali waciwoci powierzchni materiaw maj bardzo due znaczenie. Dlatego badajcy je fizycy i chemicy w sposb naturalny zajmuj si nanotechnologi rozumian szerzej: nie jako technologi produkcyjn, ale jako pewn dziedzin badawcz prowadzc do poznania nowych waciwoci materii i do nowych rozwiza technologicznych.
Czy uwaa Pan, e oferowane ju dzi zastosowania z etykietk „nano” mog by rzeczywicie uznane za przejaw nowej technologii?
– Do dobrze okrelone s przewidywane zastosowania nowych technologii. Podjto nawet pierwsze prby praktycznego wykorzystania ich na szersz skal. Dotyczy to gwnie nanoproszkw jako komponentw innych substancji. Na przykad niektre firmy kosmetyczne sprzedaj ju kremy z nanokomponentami. Podchodzibym do tego z pewn rezerw, bo rzecz moe by nie do koca kontrolowana. Wiadomo dzi, e czsteczki o rozmiarach nanometrowych mog przenika przez bony biologiczne i dostawa si w miejsca, gdzie mog si okaza toksyczne dla organizmu. To duy problem, ktry bywa czsto zaniedbywany.
Wiem o eksperymentach, ktre polegaj na mieszaniu nanorurek z cementem i badaniu potem ich wpywu na wytrzymao i inne parametry materiau. Przychodzi mi na myl pewna analogia z azbestem. Pamitam, jak na szesetlecie UJ (w poowie lat szedziesitych) oddawano budynek naszego Instytutu Fizyki. Elewacj pokrywano pytami z tego bardzo wwczas nowoczesnego materiau… Nikt nie przypuszcza, e wkrtce trzeba bdzie si go pozby. Oby tak nie byo z cementami zawierajcymi nanorurki. Nie chc straszy, ale ju na etapie aplikacji trzeba by bardzo ostronym i dalekowzrocznym. Nie jestemy w stanie przewidzie wielu skutkw tych zastosowa, wic potrzebne s porzdne badania na ywych organizmach – jak w przypadku lekw. By moe niektre hipotezy, ktre wysuwamy, oka si chybione.
Nanotechnologia kojarzy si jednak gwnie z elektronik.
– W tej chwili elektronika jest najatrakcyjniejszym polem zastosowania nanotechnologii z punktu widzenia powszechnego uytkownika, poniewa stoi za ni ogromny przemys i potencja gospodarczy. Wielkie firmy, zalewajce nas masowo swymi produktami, z dreniem myl o tym, co bdzie za kilkanacie lat, gdy wiedz, e doszlimy ju do granic postpu osiganego drog miniaturyzacji struktur wytwarzanych w tak zwanych technologiach warstwowych. Obecnie elementy elektroniczne ukadw wykonuje si warstwa po warstwie. Warstwy te s modyfikowane przy uyciu skomplikowanych technologii. Fizycy i chemicy dobrze wiedz, e nie da si ich miniaturyzowa w nieskoczono, a w szczeglnoci dalej zmniejsza gruboci wytwarzanych warstw. Po przejciu do rozmiarw nanometrowych zmienia si bowiem zasada dziaania takich urzdze oraz pojawia si szereg zjawisk niepodanych, pasoytniczych. Wystpi na przykad tak zwany efekt tunelowania przez zbyt cienk warstw, ktry mona wyobrazi sobie jako rodzaj przebicia elektrycznego. Prawa mechaniki kwantowej mwi nam, e obiekty o rozmiarach nanometrowych zaczynaj si zachowywa inaczej ni obiekty due. Szereg waciwoci nanomateriaw, takich jak twardo, przewodnictwo cieplne czy elektryczne zmienia si i zaczyna podlega innym prawom. Na przykad, w nanostrukturach zmienia si charakter przewodnictwa elektrycznego i nie podlega ono prawu Ohma, mwimy o kwantowaniu przewodnictwa. Wida zatem, e w elektronice nie da si kontynuowa dotychczasowego rozwoju przy uyciu obecnie stosowanych technologii.
W jakim kierunku mog pody badania?
– Z pewnoci pojawi si due projekty badawcze, take finansowane przez UE, ktre dzi wygldaj futurystycznie. Na przykad pracuje si nad obwodami i urzdzeniami elektronicznymi skadajcymi si z pojedynczych moleku. Nie chodzi tu o tak zwan organiczn elektronik molekularn, ktra w dalszym cigu byaby oparta na technologii warstwowej, tylko o elektronik na pojedynczych molekuach, ukadach moleku czy sieciach molekularnych. W tej chwili przeznaczane s na ten cel bardzo due nakady finansowe, aby za 20−30 lat osign rozwizania, ktre stworz podstawy do opracowania nowych technologii w skali przemysowej. Dla kadry naukowej w Polsce to jest dua szansa, bo za tym stoj te niemae finanse.
Czy sdzi Pan, e uda si j waciwie wykorzysta?
– Polskie rodowisko naukowe jest do konserwatywne, a system kariery naukowej mao elastyczny. Praca doktorska czsto jest rozszerzeniem tematyki pracy magisterskiej i na emerytur idzie si bdc zasuonym nestorem danej dziedziny. W innych krajach s pewne systemowe naciski, ktre sprawiaj, e trzeba zmienia tematyk. Gdy niemiecki profesor idzie na emerytur, koczy si te praktycznie dziaalno jego laboratorium. Na jego miejsce przychodzi kto z konkursu, rozwija swoj tematyk. By moe generalnie mieci si ona w tej samej dziedzinie, ale to jest nowa tematyka naukowa. U nas na og mistrz wychowuje kontynuatorw swoich prac. Taka jest oglna tendencja, ktra ma te negatywne skutki. Gdy pojawia si nowa dziedzina, jak wanie nanotechnologia, prbuje si nagi uprawian do tej pory tematyk tak, by j sprzeda w nowym opakowaniu. Dlatego, pomimo deklarowanego w naszym kraju duego zainteresowania nanotechnologi, niewiele osb moe si poszczyci osigniciami w tej dziedzinie na forum midzynarodowym i na midzynarodowych konferencjach z tej brany. Na bardzo prestiowej konferencji nanotechnologicznej w Bazylei w zeszym roku byo zaledwie kilku uczestnikw z Polski i tylko jeden na 100 zaproszonych referentw z caego wiata. To jest sygna dla nas: jeli naprawd chcemy, by ta dziedzina w Polsce si rozwijaa, powinni nadawa jej ton ludzie, ktrzy maj osignicia w skali midzynarodowej.
Gdzie w Polsce widzi Pan takie orodki?
– Jest ich co najmniej kilka. Jeden z nich jest na pewno reprezentowany przez prof. Tomasza Dietla (IF PAN), ktry jest midzynarodowym autorytetem w dziedzinie spintroniki i ukadw pprzewodnikowych. Dzi atwo je znale, choby wchodzc do internetowych baz czasopism naukowych, ewentualnie wykazw cytowa. Te dane s powszechnie dostpne i rodowisko wie, kto ma osignicia. Dobrze by byo, aby decyzje o przyznaniu funduszy na badania byy podejmowane na zasadach merytorycznych, na podstawie kryteriw, ktre s weryfikowane w skali midzynarodowej. Tylko wtedy mamy szans znale si w czowce.
Polska nauka ma jednak ekonomicznie mniejszy potencja ni wielkie koncerny.
– W tej chwili mamy szczegln sytuacj, poniewa pojawiy si fundusze strukturalne z Unii Europejskiej. S one na tyle powane, e niezbdne wydaje si dobre przygotowanie wizji rozwoju nauki. Uwaam za suszne, aby robili to ludzie, ktrzy przez swoje aktualne osignicia naukowe i status midzynarodowy pokazali, e wiedz, o czym mwi.
To wydaje si oczywiste. A czy mgby Pan wskaza obszary, ktre stanowiyby nisze badawcze dla polskich naukowcw?
– Takim polem, na ktrym te czyni si due nakady finansowe, jest nanobio− i nanomedycyna. Chodzi tu o cz medycyny zwizan z badaniami podstawowymi. Jeeli fizycy, chemicy, inynierowie materiaowi podejm bezporedni, skuteczn wspprac z dobrym orodkiem, to zyskaj ogromne zaplecze od strony biomedycznej (nie musz w nie inwestowa), a ponadto zyskaj moliwo naturalnej weryfikacji swoich pomysw w zastosowaniach praktycznych. Jest tu due pole do dziaania dla biofizykw, biochemikw, ktrzy zajmuj si diagnostyk, opracowywaniem materiaw czy metod (np. dostarczania i wchaniania lekw), a take terapii, np. nowotworowych, stosujcych nanoczstki i inne nanoukady. W tej dziedzinie moemy mie cakiem dobre osignicia. Moim zdaniem, kondycja nauk medycznych jest u nas duo lepsza ni to, co myli o niej spoeczestwo, patrzce na ni pod ktem tak zwanej suby zdrowia.
Na tym polu mona uzyska efekt, jaki daje wsppraca specjalistw z rnych dyscyplin. Moe to by bardzo owocne. Polska jest duym krajem, a pastwo dysponuje w rzeczywistoci bardzo duymi rodkami. Od polityki pastwowej zaley, gdzie bdzie si te rodki lokowa: czy przeznaczy si je na cele socjalne i kolejne dotacje, czy na przykad zainwestuje w rozwj nauki i edukacji. Prawd powiedziawszy, wszystkie kolejne ekipy rzdowe deklaruj, e chc rozwija nauk, tylko potem nie udaje si przej od deklaracji do konkretw.
Czy taka inicjatywa, jak Narodowe Centrum Bada i Rozwoju, ktre ma teraz powsta, moe co rozwiza?
– Jestem w tej kwestii sceptykiem. Uwaam, e najniebezpieczniejsza w tym projekcie jest zbytnia centralizacja. Tym, co sobie najbardziej ceni w swojej pracy w laboratorium, ktre stworzyem prawie od zera i ktre dobrze funkcjonuje, jest wzgldna samodzielno. Zdaj sobie spraw, e nie mona kademu powiedzie: „rb, co chcesz”. Powinny istnie pewne priorytety finansowe. Uwaam jednak za niebezpieczn sytuacj, w ktrej gwne rodki umoliwiajce prowadzenie bada na pewnym poziomie bd przyznawane tylko strukturom silnie scentralizowanym, ktre z gry bd narzuca kierunek bada. Jestemy dostatecznie duym krajem, eby istniao tu wiele orodkw konkurujcych midzy sob. To konkurencja, a nie dyrektywy odgrne, powinna doprowadzi do rwnania w gr.
Czym zajmuje si Paskie laboratorium?
– Za pomoc rnorodnych metod syntezy materiaw i diagnostyki ich waciwoci prowadzimy badania nanostruktur i obiektw mezoskopowych, rwnie biologicznych. Badamy na przykad reakcje immunologiczne na poziomie molekularnym, badamy tarcie w skali atomowej, ukady do elektroniki molekularnej itp., a wic pracujemy nad szeroko rozumian nanotechnologi. W szczeglnoci interesuj nas ukady molekularne na powierzchni, ktre zazwyczaj musz by badane w warunkach ultrawysokiej prni. Naszymi podstawowymi narzdziami badawczymi s rnorodne skanningowe mikroskopy prbkujce, wykorzystujce pomiar tak zwanego prdu tunelowego czy pomiar „si atomowych”. Wsppracujemy gwnie z orodkami europejskimi w Niemczech, Szwajcarii, Francji, Danii, Hiszpanii i we Woszech. Teraz jestemy jednym z kilkunastu uczestnikw w duym, zintegrowanym przedsiwziciu (7.PR), ktre dotyczy elektroniki molekularnej. To dla nas due wyzwanie.
Organizujemy II Konferencj Nanotechnologii w Krakowie, w dniach 26−28 czerwca 2008 roku. Przeraa mnie jednak potworna biurokracja, ktra si z tym wie i zabiera du cz naszego czasu. Odczuwamy efekt nakadania si biurokracji brukselskiej z nasz lokaln. Marzy mi si, eby kiedy to przestao istnie i eby mona byo cakowicie powici si pracy naukowej. Niestety, nie wyobraam sobie, aby do czasu mojej emerytury co takiego nastpio.