Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Reklama

Na prawach wariata

Na prawach wariata

13.10.2013
Czyta się kilka minut
W jednym z laboratoriów Instytutu Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu powstaje hybryda – bateria, która wykorzystuje właściwości organizmów posiadających chlorofil i pozyskujących w trakcie fotosyntezy energię słoneczną.
Fot. Grzegorz Krzyżewski / FNP
I

I tak: rośliny i glony wychwytują światło w zakresie 400–700 nanometrów; prokarioty, czyli np. jednokomórkowe sinice, które musiały przystosować się do życia w głębszych, a więc i ciemniejszych partiach oceanów i mórz, potrafią pochłaniać podczerwień – światło o fali dłuższej niż 700 nanometrów. A gdyby wymyślić coś, co pozwoliłoby zabrać światu więcej światła? Poszerzyć ten zakres, nie pozostawiając żadnych dziur? Sebastian Maćkowski pomyślał, że jest na to sposób: można spróbować połączyć układ fotosyntetyczny ze stworzonymi w laboratorium nieorganicznymi nanostrukturami – to obiekty milion razy mniejsze od milimetra. Na ludzkim włosie zmieściłoby się ich kilkaset tysięcy...

Co wie fizyk o roślinach?
Podczas stażu podoktorskiego na uniwersytecie w Cincinnati, czyli – jak powiedział mój ówczesny szef, prof. Jacek Kossut: na środku pola kukurydzianego – zrozumiałem, że czas kropek kwantowych powoli się wypełnia... Doszedłem do takiego wniosku, mimo że Instytut Fizyki PAN był pierwszym miejscem w Polsce, w którym otrzymano kropki kwantowe, a mój doktorat na ich temat uznano za udany. Niewtajemniczonym powiem, że kropki kwantowe to uzyskiwane z półprzewodników nanostruktury, z których każda liczy od kilku do kilkudziesięciu tysięcy atomów. Są one wykorzystywane w laserach, diodach luminescencyjnych i detektorach promieniowania elektromagnetycznego.
W USA na corocznej konferencji fizyków, na którą przyjeżdża blisko 10 tys. specjalistów z różnych dziedzin, od optyków po materiałoznawców, uświadomiłem sobie, jak oszałamiająca jest prędkość życia naukowego. Tematy pojawiają się jak supernowe, z czasem stając się domeną kilku wyspecjalizowanych laboratoriów; dla reszty brakuje już pola do wykazania się. Polska nauka z wielu powodów nie ma dużych szans, by konkurować z najlepszymi. Można jednak znaleźć atrakcyjną niszę, która zapewni warte trudu wyzwania i pozycję choćby klasy średniej w światowej nauce. Na to na pewno nas stać.
Na prywatny użytek postawiłem sobie po tamtej konferencji kilka pytań: w jaki sposób mam się wyróżniać na rynku naukowym i przekonać liczące się instytucje naukowe, że zyskają na moim zatrudnieniu? Czy za kilka lat będę w ogóle konkurencyjny? Jakkolwiek dziwnie brzmią w moich ustach takie sformułowania, bo nie jestem fanatykiem wolnego rynku, to był pierwszy turning point – moment, kiedy podjęte decyzje sięgały konsekwencjami daleko w przyszłość. Pragmatycznie patrząc: musiałem przedstawić projekt badawczy, na który znajdę dofinansowanie. I tak, gdy starałem się o drugi staż podoktorski – już w Europie – nie szukałem ośrodka, gdzie naukowcy badali kropki kwantowe, tylko... coś zupełnie innego. W 2006 r. złożyłem aplikację do grupy naukowej, która zajmowała się między innymi fotosyntezą. Co fizyk ma do powiedzenia na temat fotosyntezy? Niemało, bo fizyka jest przecież > wszystkim. Pytanie, jak głęboko trzeba sięgnąć, by to zobaczyć. Ale mówiąc bardziej skromnie: zaczynałem od nowa. Wśród ludzi, którzy nie znali ani mnie, ani moich szefów. Z wiedzą na temat fotosyntezy na poziomie dość elementarnym.
Moi koledzy, znakomici biolodzy z Ludwig Maximilians University w Monachium, tłumaczyli, czym jest chlorofil i białko, jak wygląda fotosynteza od strony biologa. Inspirowany artykułem Josepha Lakowicza na ten temat, pomyślałem: a co się stanie, jeśli układy fotosyntetyczne odpowiedzialne za zbieranie światła, położymy na warstwie pofałdowanego metalu? Okazało się, że te układy absorbują więcej światła, niż gdyby je położyć na innym materiale. I to jest właśnie myślenie fizyka. Biolog skupia się zwykle na tym, by zrozumieć proces fotosyntezy i raczej nie zastanawia się, jak można tę wiedzę wykorzystać inaczej (chociaż i to podejście się zmienia). Fizyk działa w tych okolicznościach na prawach wariata – wymyśli nową strukturę, tam przyłączy, tu rozłączy... I okazuje się, że z układem biologicznym można zrobić coś więcej.
Zmiana tematu nie musiała się udać – gdyby mi się nie poszczęściło, do kropek kwantowych wrócić bym już raczej nie mógł, bo przy tak dynamicznym rozwoju wiedzy trudno byłoby mi się odnaleźć w tej dziedzinie. Ale poszło dobrze. Choć ta niszowa działalność naukowa wymaga wiedzy chemicznej (by stworzyć struktury metaliczne), biologicznej (by zrozumieć, czym jest fotosynteza) i spektroskopowej (bo potrzebne są narzędzia, które pozwalają zbadać występujące oddziaływania) – udało się. Dość szybko pojawiły się moje pierwsze publikacje naukowe, tematem zainteresowali się inni uczeni. I pomyśleć, że do specjalistów od fotosyntezy przystałem właściwie przez przypadek – bo tam mnie chcieli, po prostu.
Kiedy dajemy z siebie wszystko?
Mógłbym zgłębiać tajniki wykorzystania fotosyntezy do pozyskiwania energii słonecznej za granicą, gdyby nie to, że kiedy wyjeżdżaliśmy z żoną w 2002 r. z Polski, założyliśmy, że musimy tutaj wrócić. Osiedlaliśmy się w USA dokładnie wtedy, kiedy CNN, CBS, FoxNews i wiele stacji za nimi zapewniały, że Irak ukrywa pod piaskami zasoby broni chemicznej i arsenał jądrowy. Stanom Zjednoczonym miały zagrażać wszystkie satrapie świata. To było przerażające... Przypomniała mi się polska telewizja z lat 80; wszystkie stacje mówiły dokładnie to samo – jednakowość w rzekomej różnorodności. Jak nigdy wcześniej poczułem się Europejczykiem i wiedziałem, że za oceanem jesteśmy tylko na chwilę. Żyć chcemy gdzie indziej.
Powrót do Polski po kilku latach nieobecności i to jeszcze do miejsca innego, niż to, w którym pisałem doktorat, nie był jednak tak prosty, jak może się wydawać osobom, które o funkcjonowaniu polskiego świata naukowego nie wiedzą zbyt wiele. Realia są zwykle takie: wracasz, skąd wyszedłeś (do tego samego szefa, laboratorium, tematów), i czekasz, aż pozwolą ci założyć własny zespół badawczy, dzięki któremu zaczniesz zajmować się tym, co ciebie interesuje. A tymczasem prowadzisz zajęcia dydaktyczne, choćbyś nie miał do tego talentu za grosz, bo trzeba wypracować pensum. Kierownik musi udzielić zgody na wszystko, nawet na kupno papieru do drukarki czy dwóch długopisów. Wspaniała perspektywa, czyż nie?
Żarty na bok. Powrót po stażu podoktorskim do miejsca, skąd się wyjechało, to próba włożenia starych butów na stopy, które urosły o numer albo dwa. Tak wyjątkowe talenty jak prof. Maciej Wojtkowski, też fizyk i mój kolega z UMK, czy prof. Piotr Garstecki z Instytutu Chemii Fizycznej w Warszawie, którzy po zagranicznych stażach podoktorskich wrócili do macierzystych placówek, to wyjątki potwierdzające istnienie zupełnie innej reguły. O wiele częściej „powrót do siebie” to frustracja młodych ludzi i marnowanie talentów. Ja nie chciałem wpychać stopy numer 44 do dziecięcego bucika... Wiem, o czym mówię: przy moim projekcie pracuje dzisiaj niemal 20 osób, głównie studentów i doktorantów. Obserwuję więc na co dzień, ile ludzie potrafią z siebie dać, jeśli tylko im się zaufa i stworzy warunki do samodzielnego rozwinięcia skrzydeł.
Studia ukończyłem na Uniwersytecie Warszawskim, doktorat napisałem w Instytucie Fizyki PAN, na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu pojawiłem się więc znikąd. Ale z pomysłem. I uczelnia w Toruniu ten pomysł „kupiła” (w Polsce to jest zachowanie niestandardowe, z reguły „obcych” się nie przyjmuje): zatrudniono mnie, przydzielono jeden pusty pokój. Ze strony uczelni to był „zakup na kredyt” – wiedziałem, że muszę go spłacić: stworzeniem grupy badawczej, publikacjami, promocjami doktorskimi, osiągnięciami naukowymi wreszcie.
Była jesień 2008 r. – w Fundacji na rzecz Nauki Polskiej złożyłem projekt na temat nanostruktur hybrydowych, które mają nam pomóc w stworzeniu wydajnej sztucznej fotosyntezy. Rok później – w ramach programu WELCOME, który wspiera naukowców powracających z zagranicy i tworzących zespoły badawcze w polskich jednostkach naukowych – otrzymałem dofinansowanie w wysokości ponad 4 mln zł ze środków strukturalnych. Jesienią 2009 r. wszedłem do przydzielonego mi pustego pokoju z pierwszymi studentami. Dzisiaj mogę powiedzieć, że to pomieszczenie to moja „wisienka na torcie”... Wiem, skąd wyszedłem i ile kosztowało mnie to, o czym mogę teraz opowiadać.
Jak pozyskać prąd z bakterii?
Sztuczna fotosynteza jako źródło energii to nasze przeznaczenie, bo Słońce, inaczej niż np. minerały kopalne i gaz ziemny, poświeci jeszcze kilka miliardów lat. Nie zbudujemy w Toruniu urządzenia – uniwersytet nie jest od tego. My zamierzamy dać światu proof of concept – pomysł, który pokaże, że sprzęganie naturalnych układów biologicznych z tym, co potrafimy wytworzyć w laboratorium, może poprawić funkcjonowanie tych pierwszych. Problemy są niemałe, tymczasem całość tych subtelnych mechanizmów rozgrywa się... w skali nano, czyli milion razy mniejszej od milimetra. Układy biologiczne nie zawsze dobrze znoszą wyjęcie z organizmu, które je wytworzył, z reguły szybko się degradują. A nam zależy na tym, by chlorofile, które siedzą w białkach, wydrelować jak pestki z wiśni i włożyć tam układy nieorganiczne, zsyntetyzowane przez chemików, które będą działać zgodnie z tym, jak zostaną zaprogramowane w laboratorium.
Pracujemy na układach uzyskiwanych z alg i bakterii, ponieważ są one proste w budowie. W liściu roślin, które pochłaniają najwięcej światła, i byłyby w naszych eksperymentach najbardziej efektywne, znajduje się tyle cząsteczek chlorofili wzajemnie na siebie oddziałujących, że wzmocnienie ich właściwości sztucznymi nanostrukturami przekraczałoby dzisiaj nasze możliwości. Chlorofile pozwalają bakteriom zbierać określoną ilość energii słonecznej, która następnie jest przekazywana do centrum reakcyjnego fotoukładu, gdzie dochodzi do wybicia elektronu. Gdyby otoczyć taki układ odpowiednimi nanostrukturami, powinny one automatycznie pochłaniać więcej światła, a układ hybrydowy naturalną koleją rzeczy powinien wytwarzać więcej elektronów. To one właśnie staną się źródłem prądu elektrycznego.
Nasz układ hybrydowy, dzięki metalicznym nanostrukturom, miałby pochłaniać światło o długości fali do 400 nanometrów. Rośliny chwytałyby światło widzialne, bakterie z kolei zagarniałyby podczerwień. W ten sposób moglibyśmy wykorzystywać całe pasmo słoneczne, a dzięki metalicznym nanocząstkom umielibyśmy pochłanianie światła wzmocnić.
Najtrudniej uzyskać powtarzalność wyników. Zbudowanie urządzenia opartego na układzie hybrydowym, dostatecznie wydajnego, też będzie wymagało nie lada wysiłku. Ale przecież nie jestem sam! Mój zespół jest tak liczny, że musiałem go już podzielić na cztery podgrupy. Wszyscy znaleźli się w tym laboratorium, bo tego chcieli, a moja rozmowa z nimi upewniła mnie w przekonaniu, że warto im zaufać. Angażując studentów czy doktorantów, nigdy nie zaglądam do indeksów, nie jestem też zbyt czuły na ambicjonalne priorytety niektórych absolwentów, zainteresowanych np. liczbą konferencji, na które zamierzam ich wysłać... Chyba umiem poznać się na ludziach, bo trzy osoby kończą dzisiaj pisanie doktoratów, powstały liczne prace magisterskie i inżynierskie, nie brakowało publikacji, wyjazdów na staże zagraniczne i konferencje naukowe. I to nie za własne oszczędności, jak mnie się to zdarzało w czasie pisania doktoratu, ale za fundusze FNP, które zapewniły godne warunki do uprawiania nauki.
W osobach, które przyjmuję do zespołu, nie oceny mnie więc interesują, tylko wytrwałość, pracowitość, umiejętność pracy zespołowej. Może dlatego, że sam byłem studentem miernym (tak w ogóle to znalazłem się na fizyce dlatego, że nie dostałem się na inną uczelnię) do momentu, kiedy prof. Marian Grynberg wstrząsnął mną tak mocno, iż słuchając wykładów o tajnikach fizyki ciała stałego, uświadomiłem sobie, że to właśnie tym chcę się zajmować. Po tej decyzji nie miałem już trójek, uczyłem się tylko na piątki. Wszystko jest kwestią motywacji...
Przez dwa lata odbywał w moim zespole staż podoktorski biolog z Czech. Teraz mój doktorant, po obronie, rozpocznie staż u niego. Jak ja jestem z tego dumny... W takich chwilach uświadamiam sobie, jak daleko znalazłem się od pustego pokoju, który zajmowałem jesienią 2009 r. Ile dobrego się wydarzyło... Choćby to, że w tym zespole wielu młodych ludzi na własnej skórze poczuło, że uprawianie nauki to nie jest mozolne zmaganie się z materią. To może dawać satysfakcję, a nawet być przyjemne!
Pierwszym sprzętem, który kupiłem, był wielki stół optyczny. Mikroskopy stojące na nim dzisiaj składali sami studenci, którzy o optyce za dużo wówczas nie wiedzieli. Uczyli się więc z instrukcją obsługi w ręku i kierując się intuicją, także w ten sposób, że gdy już zbudowali jeden mikroskop, kazałem im go przestawić na drugi koniec stołu, by mieli miejsce rozłożyć cały sprzęt na części pierwsze, i zbudować go raz jeszcze. Potem jeszcze raz i jeszcze raz. Jaki ma sens robienie kilka razy tego samego? Ależ to za każdym razem było coś zupełnie innego! Kiedy kilka razy słuchamy tego samego utworu muzycznego, raz usłyszymy głębokie basy, które wcześniej nam umknęły, kiedy indziej ciekawą frazę w wokalu... A przecież wciąż słuchamy tego samego. Wracając do stołu optycznego: teraz jest zbudowany tak, jak chciałbym go widzieć, a precyzja, z jaką poznali ten sprzęt moi współpracownicy, pozwala im opowiadać o nim z zamkniętymi oczami.
Kiedy naukowiec traci cierpliwość?
W listopadzie 2012 r. byłem na konferencji naukowej z udziałem prof. Johana Hofkensa, fizyka z uniwersytetu w Leuven. Na końcu świetnej prezentacji, bo to znakomity naukowiec, prof. Hofkens wyliczył źródła finansowania swoich badań: jeden grant Advanced ERC (Europejskiej Rady Naukowej) – 2 mln euro, trzy granty Starting ERC – 4,5 mln euro, wsparcie ze swojego landu – ok. 10 mln euro przez cztery lata. Usiadłem... Ale nie po to, by przeliczyć swoje „aktywa” i zacząć się porównywać. Pomyślałem: człowieku, jak ty to ogarniasz? Ja mam dwa projekty i gdybym miał jeszcze jeden, za chwilę nie wiedziałbym, jak się nazywam... Prof. Hofkens daje radę, bo ma administrację, która mu pomaga. „Pomaga” – to słowo kluczowe.
W Polsce różnie bywa. Gdy zgłaszam w rektoracie realizację nowego projektu, entuzjazmu nie czuję... Bo to kolejne pieniądze do rozliczenia, mnóstwo biurokratycznej roboty. Pół biedy, jeśli grant przyznało Narodowe Centrum Nauki albo Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, bo administracja wie, jak się nim zająć. Dofinansowanie przyznane przez Europejską Radę Nauki wzbudziło taki zamęt, że przez dwa miesiące nie potrafiono ustalić nawet tego, która z komórek rektoratu – dział współpracy międzynarodowej, dział nauki, dział funduszy strukturalnych – ma to wziąć na siebie.
Projektem finansowanym przez FNP zajął się z kolei – z jak najbardziej własnej inicjatywy – urząd skarbowy, który podczas audytu zamierzał prześwietlić zakupy z ostatniego półrocza. Inspektor sprawdzał, czy kupując np. papier do drukarki albo kwas solny, na pewno porównywałem ceny, czy może dostałem od jednej firmy długopis w promocji i dlatego podpisałem z nią umowę... To nie jest śmieszne, gdy dzieje się naprawdę i jest się zmuszonym podpisać kilkanaście jednobrzmiących oświadczeń, że przed każdym zakupem wziąłem pod uwagę najbardziej korzystny współczynnik jakości do ceny. Dlaczego jestem traktowany jak potencjalny złodziej? Przecież z każdej złotówki muszę się rozliczyć przed Fundacją na rzecz Nauki Polskiej. Co najważniejsze: to wyniki naukowe winny świadczyć o tym, czy warto było wesprzeć mój projekt tak poważną sumą. A tych nie mamy powodu się wstydzić.
Po co ludziom nauka?
Z każdej sumy trzeba się rozliczyć, niemniej w nauce nie powinno wszystko kręcić się wokół pieniędzy. I takie wątki do dyskusji o nauce też trzeba wprowadzać, np. ideę open access – o nauce powinno się pisać przystępnie, ale nietrywialnie, tak by tekst dotyczący specjalistycznej tematyki można było opublikować w ogólnodostępnym czasopiśmie. Jeżeli prowadzimy badania za pieniądze publiczne, nie powinniśmy zamykać się w pismach dla specjalistów, ale mówić o tym wszystkim, których mogłoby to zainteresować.
Kolejny temat to patenty. Jednego z moich kolegów, Marcina Drąga, biochemika z Politechniki Wrocławskiej, po wystąpieniu na temat jego najnowszych wyników badań uświadomiono, że są warte, lekko licząc, 50-70 mln dolarów rocznie, więc: czy pomyślał już o patencie? Kolega odpowiedział: nie, bo jego „dogma”, jak to określił, jest inna – udostępnianie procedur, protokołów – wszystkiego, co naukowo sprawdzone. Tego nauczył go jego szef, kształtując w nim poczucie, że jako uczony ma dług społeczny do spłacenia, misję do wypełnienia. Dla mnie – człowieka z prostej, robotniczej rodziny z Gorzowa Wielkopolskiego, którego rodzice byli niezadowoleni, że zamiast studiować w Warszawie np. medycynę, wziąłem się za „nieżyciową” fizykę – ta argumentacja trafia do przekonania.
Kiedyś bardziej się interesowałem polityką. Teraz uważam, że powinienem patrzeć na wielkie sprawy przez pryzmat swoich obowiązków i poczucia odpowiedzialności wobec ludzi – także tych ode mnie zależnych. Obserwacja, jak się rozwijają, zaczynają myśleć, to dla mnie jako naukowca największa nagroda.

WYSŁUCHAŁA I NAPISAŁA AM

Dr hab. SEBASTIAN MAĆKOWSKI (ur. 1973) jest pracownikiem naukowym Instytutu Fizyki Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Stypendysta programów FNP: START (2001) i WELCOME (2008) oraz Fundacji Alexandra von Humboldta.

Czytasz ten tekst bezpłatnie, bo Fundacja Tygodnika Powszechnego troszczy się o promowanie czytelnictwa i niezależnych mediów. Wspierając ją, pomagasz zapewnić "Tygodnikowi" suwerenność, warunek rzetelnego i niezależnego dziennikarstwa. Przekaż swój datek:

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz

© Wszelkie prawa w tym prawa autorów i wydawcy zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów i innych części czasopisma bez zgody wydawcy zabronione [nota wydawnicza]. Jeśli na końcu artykułu znajduje się znak ℗, wówczas istnieje możliwość przedruku po zakupieniu licencji od Wydawcy [kontakt z Wydawcą]