Odhalovat záhady radikálů je fascinující

V dětství byl často v laboratoři a už tam také zůstal. Zajímá ho radikálová chemie, baví ho porovnávat experimenty s teoretickými modely. Jako jsou nanomateriály zajímavé díky svým nanorozměrům, podobně jsou i radikálové procesy zajímavé, protože jsou „nano“ v časové dimenzi. „Poločasy životnosti těchto radikálů se pohybují v nanosekundách. Takové procesy mají v sobě určitou záhadu a jejich odhalování je pro mě fascinující,“ říká Stanislaw Waclawek, úspěšný vědec z CXI TUL.  

Proč jste se stal vědcem? 

Oba moji rodiče byli vědci a já jsem navštěvoval chemické laboratoře už jako malý kluk, takže jsem se asi rozhodl opravdu brzy. Vzpomínám si, že mě tehdy zaujaly různé barvy sloučenin, a nyní je spektrofotometrie také jedno z mých nejoblíbenějších témat, kterému se věnuji v laboratoři se svou výzkumnou skupinou. 

Jaká je vaše specializace a jakým výzkumem se zabýváte?

Spektrofotometrii používáme například k detekci různých krátce žijících látek, jako jsou radikály. Celkově je radikálová chemie také tématem mého zájmu od počátku mé vědecké práce. Tento výzkum by se dal považovat za základní i aplikovaný, protože dešifrujeme radikálové procesy, a to se může uplatnit například při chemické úpravě vody, kde probíhá spousta procesů založených na radikálech. Existují i další oblasti výzkumu, kterým jsem se ve své vědecké práce věnoval, například materiály na bázi grafenu, nicméně většina mé práce se týkala procesů úpravy vody. 

Jakým způsobem hledáte a vybíráte témata, čemu se budete ve výzkumu a vývoji věnovat?

Přibližně 10 let pracuji s radikálními procesy, které jsou pouhým okem těžko pozorovatelné. Podobně jako jsou nanomateriály zajímavé díky svým nanorozměrům, jsou i radikálové procesy zajímavé, protože jsou nano ale v časové dimenzi (poločasy životností těchto radikálů se pohybují v nanosekundách). Takové procesy mají v sobě určitou záhadu a jejich odhalování je pro mě fascinující. Proto si myslím, že to bude jedna z oblastí výzkumu, ve které budu ještě několik let pokračovat.

Jak byste vysvětlil radikály a jejich procesy?

Radikály jsou reaktivní formy, které mohou rychle rozkládat kontaminanty. V tomto tématu jsou důležité tři oblasti výzkumu:
1) jak je detekovat?
2) jak přesně reagují s kontaminanty
a 3) jak je vyrábět ve velkém množství pomocí nenákladných a ekologicky šetrných metod.
Výzkumných problémů je samozřejmě více, ale tyto mě zajímají především.

Co vás na vaší vědě baví nejvíce?

Nejlepší je porovnávat experimenty s teoretickými modely. Například radikály reagují rychle, proto je náročné studovat jejich reakce experimentálně. Teoretické výpočty (pouze s použitím standardního počítače) mohou pomoci pochopit přesný průběh reakce. Teoreticky lze samozřejmě studovat nejen reakce radikálů; například chemii materiálů a také proces adsorpce/komplexace lze tímto způsobem lépe pochopit. To je jedno z témat, na kterém pracuji v rámci projektu doc. Řezanky (cyklodextrinové komplexy s perzistentními organickými polutanty). Tento druh práce je pro mě přitažlivý.

 

Od jara 2023 vede jeden z největších týmů na CXI – Oddělení environmentální chemie. Čím se vaše oddělení zabývá? 

Naše oddělení má dva hlavní směry: 1. jsou analytické služby poskytované primárně akreditovanou laboratoří. 2. směrem je výzkum inovativních procesů analýzy a čištění vody.

 

Jaké jsou vaše konkrétní služby a aktivity?

Akreditovaná laboratoř poskytuje široké spektrum chemických analýz a je akreditována podle ČIA. Laboratoř je zaměřena na laboratorní služby pro výzkumné projekty na univerzitě, dále pro partnerské instituce a je také k dispozici veřejnosti, zejména v oblasti analýzy pitné vody a analýzy odpadních vod. Druhý směr částečně navazuje na akreditovanou laboratoř, ale věnuje se trochu více výzkumu - naše chromatografická laboratoř. Tady např. analyzujeme polutanty, které jsou absorbované rostlinami z podzemních vod, a kromě toho vyvíjíme různé sorbenty pro analytické aplikace.
Máme také laserovou laboratoř, kde naším hlavním výzkumným cílem je laserová výroba koloidů. Nejstručněji to lze popsat tak, že ozařujeme pevnou látku laserem a uvolňují se z ní nanočástice, které později oddělujeme. Tyto nanočástice můžeme používat později v laboratoři environmentální katalýzy, kde zaměřujeme se především na zkoumání katalytického odstraňování polutantů (z odpadních vod) a katalytické syntézy chemických látek. Pracujeme také na ekologických syntézách sofistikovaných katalyzátorů pro různé environmentální aplikace. Dvě poslední skupiny využívají služeb dvou prvních skupin - tedy akreditované a chromatografické laboratoře.

 

Kdo jsou vaši spolupracovníci? Jak velký je váš tým?

Oddělení environmentální chemie se skládá ze 4 skupin a každou z nich vede talentovaný vědec nebo talentovaná vědkyně. Skupiny spolu úzce spolupracují. Akreditovanou laboratoř vede Lenka Lacinová, chromatografická laboratoř má v čele Stanislavu Vrchoveckou, laserovou laboratoř má na zodpovědnost Rafael Torres a laboratoř environmentální katalýzy má jako vedoucího Daniela Silvestriho. Včetně studentů, kteří jsou u nás zaměstnaní na výpomoc, má náš tým více než 25 lidí.

Na jakých projektech se v současné době se svým týmem podílíte?

Od letošního roku jsme se společností Dekonta, což je náš vedoucí partner v tomto projektu koordinovaném dr. Ondřejem Lhotským, a mým spolupracovníkem z Tchaj-wanu prof. Kun-Yi Andrew Lin, se kterým jsme již dříve publikovali řadu vědeckých prací, začali pracovat na sanační technologii aktivovaného persíranu pro chemickou oxidaci in situ. Budeme mimo jiné studovat reakce radikálů (vznikajících z persíranu) s různými kontaminanty, které v konečném důsledku mohou zlepšit kvalitu studovaných podzemních vod. Naším koordinátorem za TUL je Dr. Jan Němeček. Jsme zapojeni do několika dalších projektů, ale tento patří k našim nejnovějším. Na získání tohoto projektu se s námi významně podílel prof. Černík. 

S jakými institucemi či průmyslovými partnery spolupracujete?

Kromě výše zmíněné spolupráce musím zmínit profesora Jarońca z Kent State University, kterého jsem před několika lety navštívil a máme spolu publikováno několik vysoce impaktovaných článků. Navštěvoval jsem také University of Cincinnati, kde jsem spolupracoval s profesorem Dionysiou, který bohužel nedávno zemřel. Měli jsme úspěšný projekt TUL-UC, řadu publikací a společnou redakční práci, např. v Chemical Engineering Journal. Z Evropy jsme spolupracovali s profesorem Weberem z Hochschule Zittau/Görlitz a s mnoha dalšími, na které v tomto krátkém rozhovoru nemáme dostatečný postor.

Pocházíte z Polska. Jak jste se dostal do České republiky a do Liberce?

Po dokončení magisterského studia v Polsku jsem si chtěl najít práci v zahraničí, vybral jsem si Českou republiku, protože jsem tu v dětství hodně pobýval a trochu jsem ji znal. TUL mou přihlášku přijala, a tak jsem se stal studentem.

Jaké máte plány do budoucna ve vlastním výzkumu a jako vedoucí OECH?

V loňském roce jsme podali několik grantů (nejen) na téma chemie radikálů. Doufám, že na některých z nich budu moci pracovat již během letošního roku. Jako vedoucí OECH mám v plánu podporovat jednotlivé vedoucí výzkumných skupin, které v rámci oddělení působí (Dr. Lenka Lacinová, RNDr. Stanislava Vrchovecká, Dr. Rafael Torres a Dr. Daniele Silvestri). Jsou to velmi schopní lidé a věřím, že budou psát dobré projekty, odborné publikace a díky nim budeme poskytovat hodnotnější a kvalitnější služby v našich laboratořích. Kromě zmíněných experimentálních prací provádíme také kvantově chemické výpočty, které nám umožňují pochopit procesy, které experimentálně pozorujeme. Například můžeme předpovědět, jakou barvu bude mít jakákoliv sloučenina, a podle toho můžeme vybrat vhodné látky pro senzorové aplikace.

 Co je pro vás ve vaší práci nejdůležitější?

Kladu velký důraz na elegantnost prezentace výsledků v jakékoli podobě. Strávím např. mnoho hodin opravami publikací/projektů/prezentací a takové chování vyžaduji i od svých studentů/pracovníků.

 

Co je váš největší úspěch?

Pokud jde o můj osobní úspěch, myslím, že by mohl souviset s návrhem nových způsobů spektrofotometrické detekce různých reaktivních látek (například persíranů a z nich generovaných radikálů), na které jsme napsali mnoho projektů, publikací a patent. Co se týče týmu, myslím, že publikační činnost. V posledních několika letech udělala moje skupina v této oblasti velký pokrok.

 

Je něco, co vás ve vědecké práci nebaví?

Co se týče toho, co mě nebaví: nejsem si jistý, jestli něco najdu; jsou vědecké projekty, ve kterých musím dělat věci, které mě nebaví, ale ve většině z nich se i tak dá najít něco zajímavého.

 

Zaznamenáváte úbytek projektů či zakázek kvůli krizi?

Oddělení jsem začal vést relativně nedávno, takže těžko mohu posoudit, v jakém stavu bylo např. v letech 2020 a 2022. V loňském roce jsme podali kolem 20 projektů, možnosti k jejich získání tedy existují a doufáme, že některé z těchto projektů budeme realizovat. Pokud jde o zakázky pro akreditovanou laboratoř, tak jejich počet je vyšší než v minulých letech. Rosteme a mám z toho radost.

 

Kolik stojí, když s vámi budu chtít spolupracovat jako firma?

Samozřejmě méně než konkurence :-). Pokud jde o rozbory vody, máme velmi výhodné ceny různých atraktivních balíčků analýz. Více informací můžete najít na našich webových stránkách: https://cxi.tul.cz/akreditovana-laborator-cxi-tul.
Dále nabízíme vysoce kvalitní a hodnotný výzkum, který společně s mnoha firmami realizujeme v národních i mezinárodních projektech.

 

Jaké problémy řešíte nejčastěji ve své práci? 

Snižování detekčních limitů našich přístrojů.

 

Jak si představujete nejbližší budoucnost vašeho oddělení?

Výzkum bude zaměřen především na
1) inovativní způsoby zvýšení spolehlivosti analytických metod (např. vývoj nových technik SPE);
a 2) lepší pochopení procesů probíhajících v pokročilých oxidačních/redukčních technikách.

Tyto dva cíle jsou vzájemně propojeny, protože k lepšímu objasnění procesů oxidace/redukce kontaminantů jsou nutné vysoce spolehlivé analytické metody.

  

Pokud jste náš rozhovor dočetli až sem, možná jste fascinováni tajemstvím volných radikálů stejně jako Stanislaw Waclawek. Úloha volných radikálů je v procesech úpravy vody klíčová. Děkujeme za rozhovor.