Ústav fotoniky a elektroniky nabízí výlet do světa fotonů i biomolekul

09. 07. 2018

Historie ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR sahá do roku 1953, kdy byl založen Ústav teoretické radiotechniky ČSAV. Ten se postupně transformoval až do současné moderní podoby. „Ústav je unikátní tím, že pod jednou střechou spojuje tradiční fyzikální a technické disciplíny s chemickými a biologickými,“ říká ředitel Jiří Homola. Pracoviště, které zaměstnává 103 pracovníků, navštívilo vedení Akademie věd.

Výzkum, který se zaměřuje na biosenzory, vláknové lasery, nanomateriály, bioelektrodynamiku i nanooptiku, umožňuje vědcům prezentovat svoji práci ve vědeckých časopisech v širokém spektru oborů od fyziky a inženýrství až po analytickou chemii a biologii. Za poslední tři roky pracovníci ústavu publikovali více než 120 vědeckých článků v impaktovaných časopisech. „Restrukturalizace pracoviště, kterou jsme provedli v letech 2012–13 pomohla ústavu zkvalitnit výstupy i strukturu týmů. Chtěli jsme navíc dát větší šanci mladým vědcům, což se osvědčilo,“ říká Jiří Homola. O tom svědčí i personální složení pracoviště, největší skupinu tvoří právě mladí vědci mezi 30 a 40 lety.

Ředitel ústavu Jiří Homola s předsedkyní Akademie věd ČR Evou Zažímalovou

Světový čas

Mladé talenty i erudované vědce s vlastním vědeckým programem vyhledává pracoviště neustále. „Hledáme vědecké osobnosti s vizí a vědeckým programem synergickým se současnými výzkumnými programy ústavu,“ doplňuje Jiří Homola. I proto přijdou v rámci programu Mobilita MŠMT příští měsíc na ÚFE další dva vědci ze zahraničí. V ústavu pracuje v tuto chvíli sedmnáct zahraničních vědců – většina ze zemí EU, ale i ze vzdálenějších zemí jako jsou USA nebo Indie.

Rada pracoviště provádí každoročně interní hodnocení činnosti týmů ústavu. Toto hodnocení poskytuje vedoucím výzkumných týmu zpětnou vazbu a náměty pro další činnost a jeho výsledky se promítají i do rozdělování institucionálních prostředků na výzkum v rámci ústavu.

Po krátké prezentaci ředitele pracoviště hosté navštívili několik vybraných laboratoří. Pavel Honzátko představil laboratoř vláknových laserů a nelineární optiky. Jeho tým se zaměřuje na vývoj nových v Česku unikátních výkonových vláknových laserů. Jejich využití je široké od materiálového průmyslu přes medicínu až k optice. „Studujeme mechanismy kombinování laserových svazků, generování a zesilování pulzů, přenos světla a jeho interakci s materiály,“ popisuje Pavel Honzátko. Zmínil i připravovaný projekt výkonového vláknového laseru pro Evropskou obrannou agenturu.

Pavel Honzátko je vedoucí laboratoře vláknových laserů a nelineární optiky

Poté jsme zamířili do sklepních prostor, kde sídlí Laboratoř státního etalonu času a frekvence. „Naše laboratoř zajišťuje provoz Státního etalonu času a frekvence, vytváří fyzickou aproximaci sekundy a realizuje národní časovou stupnici,“ vysvětluje Alexander Kuna, vedoucí laboratoře. Laboratoř přispívá k tvorbě světového koordinovaného času UTC a provádí náročné kalibrace pro potřeby průmyslu, energetiky, dopravy, telekomunikací nebo dalších kalibračních laboratoří.

Fascinace životem

„To, co nás skutečně fascinuje je život a co ho žene na úrovni jednotlivých molekul dopředu,“ nadšeně popisuje práci v laboratoři Nano-optiky, její vedoucí Marek Piliarik. Výzkum nejmladšího týmu pracoviště se zaměřuje na získávání nových poznatků o interakci světla s hmotou na nanoskopické úrovni. K tomu využívají optickou mikroskopii, laserovou spektroskopii a kvantovou optiku, a kombinují měřící technologie s moderními chemickými a bioanalytickými metodami a biotechnologiemi. Oproti klasickému optickému mikroskopu dosahují mikroskopy realizované na ÚFE 1000x lepší rozlišení a to i v rychlosti. „Hodně nás zajímá proteinová dynamika a v budoucnu se chceme pustit do analýzy živých buněk,“ uzavírá Marek Piliarik.

Místopředseda AV ČR Jan Řídký v laboratoři nanooptiky

Molekulární podstata chorob

„Optické biosenzory jsou cestou, jak zmapovat interakce důležitých biomolekul a odhalit molekulární podstatu nemocí, což umožní nejen rychlejší a spolehlivější diagnostiku, ale i vývoj nových léčiv,“ popisuje Jiří Homola, mimochodem jeden z desítky nejcitovanějších českých vědců. Jeho tým se zabývá výzkumem optických biosenzorů, což je multidiciplinární výzkum, který kombinuje pokroky v řadě oblastí: od fotoniky, plasmoniky a materiálového výzkumu, přes optické měřící metody a systémy, až po analytickou chemii a molekulární biologii. „Vyvíjíme biosenzory, které umožní diagnostikovat rané fáze závažných onemocnění, jako jsou například některé typy leukémie či Alzheimerova choroba,“ doplňuje Jiří Homola. ÚFE v tomto směru úzce spolupracuje s Ústavem hematologie a krevní transfuze a Národním ústavem duševního zdraví. Biosenzory vyvíjené v ÚFE však mohu nalézt uplatnění i v řadě dalších důležitých oblastí, jako jsou monitorování znečištění životního prostředí, kontrola jakosti potravin nebo ochrana proti biologickému terorismu.

Nicholas Scott Lynn v laboratoři optických biosenzorů

Od tranzistoru k jednodimensionálním polovodičům

Prohlídka laboratoří končí v laboratoři nanomateriálů. Výzkumný tým Jana Gryma připravuje polovodičové nanomateriály a nanostruktury s cílem pochopit mechanizmy jejich růstu a vysvětlit elektrické a optické jevy, které se odehrávají na jejich površích a rozhraních. Získané základní poznatky pak využívá při vývoji zdrojů a detektorů světelného záření a v senzorech plynů a chemických látek.

Výzkumný tým Jana Gryma (vpravo) se zabývá polovodičovými nanomateriály a nanostrukturami

Experimentální výzkumná činnost pracoviště není možná bez kvalitního a moderního přístrojového vybavení. Modernizaci laboratoří a přístrojového vybavení proto vedení ústavu věnuje trvale vysokou pozornost. I proto chtějí v Ústavu fotoniky a elektroniky přesunout z Lysolají detašovanou Laboratoř optických vláken do nového pavilonu, který chtějí nákladem 50 milionů korun postavit v areálu ústavu v Praze-Kobylisích.

Na návštěvu vedení AV ČR se v ústavu připravili i originálními dortíky

Na titulní fotografii vedoucí laboratoře nanooptiky Marek Piliarik

Související články:

Ve Filosofickém ústavu se zabývají etikou, Komenským i rukopisy Patočky

Používáme zejména destruktivní metody, říká vědec Geologického ústavu

Připravil: Jan Martinek, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Jan Martinek, Odbor mediální komunikace Kanceláře AV ČR

Ústav fotoniky a elektroniky nabízí výlet do světa fotonů i biomolekul

Přečtěte si také

Newsletter