Przełomowe odkrycie
Wtorek, 30 lipca 2024 (11:53)ROZMOWA z płk. dr. hab. inż. Przemysławem Kulą, kierownikiem Zakładu Chemii Wydziału Nowych Technologii i Chemii, prof. Wojskowej Akademii Technicznej
Zespół badaczy z Wojskowej Akademii Technicznej dokonał odkrycia, które może zrewolucjonizować rozumienie materii organicznej. Wyniki badań nad nową fazą nematyczną realizowane wspólnie z Uniwersytetem Warszawskim mają szansę znaleźć zastosowanie m.in. w fizyce płynów, materiałach ciekłokrystalicznych, elektronice organicznej, fotonice i biologii molekularnej.
– Jest to odkrycie dotyczące pewnych fundamentów i pokazujące, w jaki sposób materia sama się organizuje.
Z chemicznego punktu widzenia cząsteczki, które wykazują nową fazę – nasze odkrycie – stanowią dosyć proste układy. Interesujące jest to, że mamy układ, który nie musi być złożony (jest on stosunkowo prosty i niechiralny) i sam się organizuje w bardzo złożone, przestrzenne śrubopodobne struktury o stosunkowo dużych rozmiarach. Jest to odkrycie na płaszczyźnie badań podstawowych. Natomiast, jak to zazwyczaj bywa, takie odkrycia bardzo często z pewnym opóźnieniem mają przełożenie na badania stosowane i ostatecznie na aplikacje. Wskazaliśmy kilka obszarów wyżej wspomnianych, w których spodziewamy się, że może nastąpić pewien przełom albo jakaś skokowa zmiana jakościowa. Stanowi to potencjał do zastosowania w przyszłości, kiedy naprawdę bardziej zrozumiemy to odkrycie. Na razie wykazaliśmy możliwość otrzymania takich materiałów, potwierdziliśmy ich unikalne właściwości. Natomiast do końca nie rozumiemy, dlaczego tak jest. To jest zadanie dla fizyków teoretyków, którzy już pracują nad tym zagadnieniem.
Zaczęło się od tego, że Jakub Karcz, młody polski naukowiec w laboratorium Wojskowej Akademii Technicznej, dostrzegł pod mikroskopem zjawisko selektywnego odbicia – po serii eksperymentów próbka zaczęła mienić się kolorami tęczy. Publikacja naszych naukowców ukazała się na łamach prestiżowego amerykańskiego czasopisma „Science”.
– W tym obszarze nauki prowadzę badania już blisko 30 lat. Jest to obszar, który nazywa się soft matter (miękka materia organiczna, nazwa niemająca dobrego polskiego odpowiednika). Można powiedzieć, że udało nam się zaprojektować i otrzymać nową grupę materiałów wykazujących nową polarną i chiralną fazę nematyczną. To jedno z najbardziej doniosłych odkryć ostatnich lat. Publikacja w „Science” została wybrana jako jedna z najbardziej perspektywicznych prac z tego obszaru, co podkreśla jej istotność. Jeżeli spojrzymy na podręczniki dotyczące ferroelektryczności, które zajmują się tym obszarem wiedzy, to znajdujemy tam treści wyraźnie wskazujące, że niemożliwe jest to, co wykazaliśmy. To z zasady było wykluczane, dlatego to odkrycie jest na pewno dla nas przełomowe. Ono było czymś nie do pomyślenia. Było niezgodne z wcześniejszym stanem wiedzy, ale teraz ten stan wiedzy się zmienia, i jest to właśnie efekt tego odkrycia.
W ocenie Pana Profesora otwiera to nowe możliwości badawcze w dziedzinie materiałów ciekłokrystalicznych, co może również prowadzić do kolejnych innowacyjnych odkryć. Interdyscyplinarna współpraca i determinacja dają szansę na zmianę naszego rozumienia świata i wpływania na przyszłość przełomowych technologii?
– Bardzo mnie cieszy, że dokonało się to w Polsce. Wszyscy współautorzy wspomnianej wcześniej publikacji są Polakami. Trzeba podkreślić, że uczestniczą w tym dwa zespoły. Nasz zespół z Wojskowej Akademii Technicznej, który zaprojektował i wytworzył ten materiał, oraz zespół z Uniwersytetu Warszawskiego, który dokonał szczegółowej charakteryzacji unikalnych właściwości nowej fazy. Potrzebowaliśmy wsparcia najlepszych osób znających się na badaniu takich materiałów. My te materiały projektujemy, opracowujemy i wstępnie badamy, ale w celu potwierdzenia nowych unikalnych cech, które odkryliśmy, potrzebowaliśmy podjęcia współpracy. Wybraliśmy zespół z Uniwersytetu Warszawskiego, zespół profesor Ewy Góreckiej i profesora Damiana Pociechy. Był to bardzo dobry wybór. Bardzo sprawnie udało nam się komplementarnie potwierdzić to odkrycie i opublikować pracę w „Science”, tym samym uzyskaliśmy pierwszeństwo w tym obszarze. Nie mieliśmy pozycji lidera w tematyce dotyczącej polarnych nematyków. Tutaj liderami są zespoły ze Stanów Zjednoczonych, Słowenii, Wielkiej Brytanii i Japonii.
Godne uwagi jest to, że w tę pracę angażowali się młodzi, zdolni naukowcy.
– W tym przypadku widać zaangażowanie wielu młodych osób. W naszym zespole są młodzi naukowcy, kończący właśnie doktoraty: Jakub Karcz i Natan Rychłowicz, jak również młody profesor Jakub Herman. Z jednej strony mamy wielu młodych polskich naukowców, którzy wyjeżdżają za granicę i widzą, że często warunki do realizowania badań naukowych są tam lepsze, ale z drugiej strony mamy bardzo dużą grupę osób pozostających w naszym kraju. To właśnie dzięki nim możemy dokonywać takich odkryć.
Przy okazji widzimy, że Państwa odkrycie burzy schematyczne myślenie i pokazuje, jak ogromna wartość tkwi w młodych, zdolnych Polakach.
– Warto też wspomnieć, że z punktu widzenia gotowości technologicznej, zaawansowania, rozwoju nauki od strony chemii organicznej czy fizyki, takie odkrycie było możliwe 20-30 lat temu. Posługując się pewną przenośnią, moglibyśmy powiedzieć, że od wielu lat przebywaliśmy w domu, w którym pod podłogą ukryty był skarb, właśnie pod postacią tego nowego materiału czy też nowej grupy materiałów. Jednak do sukcesu potrzeba było ludzi, którzy będą te badania konsekwentnie prowadzili. Mówiąc o konsekwencji, myślę o połączeniu uporu, ciężkiej pracy, zdolności i szczęścia. Odkrycia związane są z zaangażowaniem osób mających doświadczenie, ale nasz przykład pokazuje, że mogą tego też dokonywać młodzi ludzie z pasją.
Widać wiarę Pana Profesora w młode pokolenie, które mimo współczesnych wyzwań ma szansę dokonać czegoś wartościowego w swoim życiu.
– Młodzi ludzie z pasją są w stanie zmieniać rzeczywistość. Nasze doświadczenie pokazuje, że mogą dokonywać rzeczy przełomowych. To też i we mnie budzi nadzieję, dodaje skrzydeł. Bo widzę, jaki mamy dobry zespół, składający się z młodych, ambitnych osób. Można powiedzieć, że są pasjonatami tego, co robią. Kochają to i w efekcie widać owoce. Mówiąc o płaszczyźnie pozanaukowej, takie doświadczenie wyzwala wiarę w młodych ludzi. Dostrzegamy, że w dzisiejszych czasach są młodzi pasjonaci, którzy chętnie podejmują wysiłek, naprawdę kochają to, co robią i wkładają w to całe serce.
Dokonania na gruncie naukowym to również łączenie doświadczeń wielu pokoleń badaczy, mających wpływ na dzisiejsze doświadczenia Państwa zespołu – Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT.
– Pierwszym szefem, przede mną, był prof. Roman Dąbrowski, który w latach 70. założył ten zespół, który istnieje przynajmniej od trzech pokoleń. Jeżeli jest pewna konsekwencja i zespół, który od blisko 50 lat nieustannie prowadzi badania, to łatwiej jest wejść w nowy obszar badawczy. Wykorzystując dotychczasowe doświadczenia, możemy się jeszcze bardziej zagłębić w badaniach. Ważna jest siła doświadczenia i pasja. Ta akumulacja doświadczenia, którą nazwałbym wypadkową niepowodzeń i sukcesów, jakie ten zespół popełnił. W nauce jest bardzo często tak, że o rozwoju nie decydują sukcesy, tylko paradoksalnie decydują porażki i to, jak jesteśmy w stanie sobie z nimi poradzić. Jestem zwolennikiem takiego spojrzenia, bo w rzeczywistości tak jest. Z naszego doświadczenia chemików organików wynika, iż mamy
70-80 proc. niepowodzeń w reakcjach, które prowadzimy. O rzeczach, które nam wychodzą, decydują wcześniejsze niepowodzenia. To one pokazują kierunek, w którym nie warto dalej iść, i paradoksalnie wskazują kierunek, który jest warty podjęcia.