17.03.2006 16:15:48
Josef Michl (narozen 12. 3. 1939 v Praze)

Životní osudy světově proslulého a stále aktivně působícího českého chemika Josefa Michla přibližuje několik zde uvedených novinových článků z března 2006.

Generál světové armády chemiků

Když před měsícem dostal cenu Česká hlava v zahraničí, média pomalu nevěděla, co o něm napsat. Jen pár našich chemiků zajásalo - cena nemůže být v lepších rukou! Člen americké Národní akademie věd a momentálně nejcitovanější vědec českého původu Josef Michl, letos šestašedesátiletý, je, řečeno slovy jeho učitele Rudolfa Zahradníka, "pětihvězdičkový generál světové armády chemiků".

Lásku k přírodním vědám tak říkajíc podědil - jeho otec chtěl studovat matematiku a astronomii, ale poněvadž všichni jeho kamarádi z gymnázia šli na práva, nechtěl trhat partu. Stal se soudcem. Konkrétně k chemii pak Josefa přivedla učitelka z obecné školy, když svým čtvrťákům předvedla, jak zahříváním manganistanu draselného ve zkumavce vzniká kyslík. Jakmile se do ní vnoří doutnající špejle, vznítí se jasným plamenem. "Udělalo to na mě takový dojem, že jsem si řekl: Tuhle vědu chci dělat!" Lidé, kteří proslavili zemi v cizině

O patro výš bydlel student chemie, který Josefovi přenechal domácí laboratoř. "Měl jsem ji v malé komůrce bez větrání a dodneška mi není jasné, jak to, že jsem se tam neotrávil - vždyť jsem tam vyráběl i sirovodík, kysličník siřičitý a další jedovaté smrady!" Na střední škole už toho věděl tolik, že mu chemikářka nechala absolutní volnost.

Štěstí na učitele

"V druhém ročníku na univerzitě jsem se začal poptávat, kde a co bych ještě mohl dělat. Seznámil jsem se s panem inženýrem Janem Kopeckým z Výzkumného ústavu farmacie a biochemie. Ten mě naučil spoustu praktických věcí. Ale nejen to." Kopecký si totiž vysnil syntézu kolchicinu, alkaloidu ocúnu, se zajímavým sedmičlenným kruhem. Tehdy čirá fantazie, ale co všechno se přitom student Michl naučil - od teoretických úvah přes trénování chemické intuice až třeba ke sklářským dovednostem...

Rozhodující roli však zde sehrál onen sedmičlenný kruh (tzv. tropolonový). Ten na jedné straně vykazuje prvky aromatičnosti (schopnosti pohybu některých vazebných elektronů v kruhu), ale přitom neobsahuje klasický aromatický, tedy benzenový kruh (to jsou ty pravidelné šestiboké "buňky včelího plástu" známé z učebnic). Při studiu této problematiky se Josef Michl poprvé setkal se jménem Michael Dewar. Právě on přišel na to, jakou strukturu ony sedmičlenné kruhy mají, a taky mezi prvními začal zavádět do organické chemie teorii molekulárních orbitalů (drah vazebných elektronů kolem více atomových jader současně). To je ryzí kvantová chemie. "V té době mi Kopecký řekl: Víš, jsou dvě věci v organice, které teď hodně půjdou dopředu. Stereochemie a kvantová chemie. Tak si vyber." Michlův výběr ovlivnili i dva jeho učitelé z fakulty - Václav Horák a Petr Zuman, pod jejichž vedením vypracoval diplomovou práci (oba po srpnu '68 odešli z Československa a vynikají v USA).

Báječná léta pod psa

Kvantová chemie se tehdy na našich univerzitách ještě nepřednášela. Ale od poloviny padesátých let ji začali rozvíjet dva odvážlivci v akademickém Ústavu fyzikální chemie Jaroslav Koutecký a Rudolf Zahradník. Tito průkopníci začali lovit mezi těmi ze studentů, kteří by se nebáli tak říkajíc "počítat molekuly". Oni totiž nepracovali s baňkou či zkumavkou, ale s papírem a tužkou, později s počítačem. Příkladem až extrémním budiž tato Michlova vzpomínka: "Kolega dělal výpočty pro benzen. Jednou na horách, při povídání o všem možném, se mě zeptal, věda, že dělám organickou chemii: ,Ty, Josef, jak on ten benzen vlastně vypadá? Je to nějakej bílej prášek, nebo zelenej plyn, nebo co vlastně?' A já mu hrdě oznámil, že je to bezbarvá kapalina."

V roce 1961 se dvaadvacetiletý Michl stal prvním Zahradníkovým doktorandem. Studoval nebenzoidní aromatické sloučeniny, právě ty, ke kterým ho přivedl inženýr Kopecký. Napřed je "uvařil" a spektrálně proměřil, potom vytvořil početní metody pro interpretaci získaných spekter. "Krásná kombinace experimentu a teorie. A přese všechno svým způsobem i krásná doba..."

Kandidátem věd se Michl stal v roce 1965. Brzy nato využil politického uvolňování a vyrazil na dvouroční stáž do Texasu. Jedním z jeho vedoucích tam byl již zmiňovaný profesor Dewar. Invaze ho zastihla v Norsku. Už se nevrátil.

Chemie pro třetí tisíciletí

Po několika štacích zakotvil Josef Michl roku 1991 na univerzitě v coloradském Boulderu, kde působí dodnes. Co tam dělá? "Spadl jsem do propasti mezi organickou chemií, fyzikální chemií a anorganickou chemií." Michlův odborný záběr je velmi široký, nicméně v posledních letech z něj nejvíce vyčnívá směr, který bychom mohli nazvat nanochemie, tedy chemie v rozměrech miliardtin metru.

Celé to začalo o Vánocích 1986. Do pracovny profesora Michla přišel student, který měl syntetizovat jistý typ exotických sloučenin. A že prý mu to nejde, že mu tam pořád vznikají jenom nějaké polotovary. Ukázalo se, že mají tvar tyčinek, od krátkých až po dost dlouhé.

"A mě napadlo: kdyby k těm tyčinkám byly ještě špulky, do kterých by se daly zastrkávat, taky v molekulárních rozměrech, do nějakých dvou nanometrů, tak by vznikla stavebnice. To mě docela vzalo. Já už jako kluk náruživě sestavoval z různých stavebnic nebo z kaštanů a špejlí..."

Na počátku stavěli úplně jednoduché věci, třeba tyčinky s "přivařenými" koulemi na koncích, tedy jakési činky. Ještě v osmdesátých letech však přišel další impulz. "Jel jsem v noci vlakem přes Itálii a nemohl jsem usnout, protože to hrozně drncalo. Jak jsem tak klimbal, napadlo mě vyrábět z těch stavebnicových molekul rotory, něco, co má osičku, setrvačník, co se může točit, co se dá pohánět - elektrickým polem, světlem nebo proudem plynu." Pan profesor ze skromnosti neříká, co všechno je k tomu třeba umět. Ve špičkové chemii už totiž zdaleka neplatí nádherný Morgensternův verš "molekuly v rozběsnění/ nech, ať v cokoli se změní"! K tomu, aby mělo smysl něco "stavět", musí se napřed zjistit, zdali je to vůbec fyzikálně možné, zdali a jak dalece jsou elektronové obaly atomů schopny se prolnout a vytvořit chemickou vazbu. Tedy všechno důkladně propočítat. Teprve když vznikne "výkres", dá se přistoupit k vlastní konstrukci.

A tady už michlovci vstoupili na neznámou půdu. Leccos museli vymýšlet od začátku, kupříkladu naučit se manipulovat na prázdných površích s jednotlivými molekulami a jejich komponentami, naučit se i na jednotlivých objektech zjišťovat, co tam vzniklo, jak se to chová. Připomeňme, že v běžné chemické laboratoři se pracuje ne s jednou, ne s miliony, ale s miliardami bilionů molekul!

Elektronika "za nehet"

První publikace, která zmínila "molekulové motory", vyšla v roce 1992 a otevřela zbrusu novou cestu nejen chemii, ale i mikroelektronice. Někdy počátkem sedmdesátých let totiž Michlův dávný americký přítel Mark Ratner navrhl použít jako usměrňovač jednotlivou molekulu. Několik druhů takových šikovných molekul vyrobili i michlovci a docela to fungovalo.

Perspektiva je vpravdě úžasná. Jeden příklad za všechny: Molekulové rotory mohou mít elektrické dipóly. Pokud se z nich podaří sestavit pravidelnou mřížku, lze jejich natáčení řídit vnějším elektrickým polem. Molekuly-dipóly lze nasyntetizovat různě velké, tedy s různou setrvačností třeba pro šíření zvukových vln. Mobilní telefony obsahují takzvané zpožďovací linky, jejichž rozměry jsou dané požadovaným zdržením. Kdyby se podařilo využít soustavy molekulových dipólů s rychlostí zpomalenou desetkrát, stokrát, tisíckrát, tolikrát by se dala součástka zmenšit. "A právě tohle teď budeme dělat tady v Praze."

Vítejte zpátky!

Při zatím poslední návštěvě Prahy měl profesor Michl svůj diář zaplněný do posledního místečka. Prý je to u něho normální. Zbývá mu při takovém zápřahu vůbec čas na koníčky? "Nežil bych, kdybych alespoň v neděli nenechal práce a neodjel si zalyžovat nebo zatrekovat na hory. Bohužel lezení na laně mi manželka s věkem zatrhla. A co mě taky mimořádně baví, jsou jazyky. Dokonce jsem uvažoval, že místo chemie budu studovat lingvistiku." Dál o tom moc mluvit nechce, ale kolegové na něho prozradili, že přednáší v šesti světových jazycích, dalšími nejméně čtyřmi (včetně japonštiny) se alespoň domluví.

Josef Michl sjezdil celý svět, ale jeho styky s normalizačním Československem byly násilím omezeny na občasné setkání s bývalými kolegy na konferencích v zahraničí. Po listopadu 1989 se to změnilo. Pravidelné návštěvy domoviny vyústily v trvalou spolupráci. V Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd sice spolu zatím sedíme v místnosti označené Bezpečnostní technik, ale od počátku roku 2006 tu na něho bude čekat slušná laboratoř. V ní s mladším českým kolegou Ivem Starým rozjede syntézu organických polovodičů. "Od ledna budu čtyři měsíce z každého roku pracovat tady na ústavu. Strašně se na to těším, je to splnění mého dávného snu."

Proč jsem odešel

Spražským jarem 1968 jsem se trochu zapletl do politiky, byl jsem jedním ze zakladatelů Klubu angažovaných nestraníků. V srpnu 1968 jsem zrovna pobýval na letní škole kvantové chemie v Norsku. Tam mi najednou moji dva izraelští spolubydlící na pokoji zabouchali na stěnu sprchy a oznámili, že u nás jsou tanky. Byl to šok. Nevěděl jsem, co dělat.

Domů mě to táhlo, ale nevěděl jsem, co tady bude. Bál jsem se, že už nebudu moct dělat vědu. Po dvou týdnech rozvažování jsem se rozhodl nevracet.

FRANTIŠEK HOUDEK

Do Česka se vracím i ze sentimentu

Chemik budoucnosti Josef Michl bádá v USA i v Praze. Jeho cílem je zavést u nás molekulární elektroniku

Chemik Josef Michl je nejcitovanějším vědcem českého původu. Jeho badatelskou doménou je nanotechnologie, konkrétně molekulové stavebnice o rozměrech nanometrů. Ty slibují revoluci v mikroelektronice, katalýze nebo třeba ve využívání sluneční energie. Od roku 1969 působí ve Spojených státech. Letos profesor Michl obdržel cenu nadace Česká hlava Patria a začal též „na část úvazku“ znovu pracovat v rodné zemi. Nyní se po desetitýdenním pobytu v Česku vrací do USA. Před odletem nám poskytl krátký rozhovor.

* Vybral jste si spolupráci s Českem ze sentimentu, nebo proto, že tu lze dosáhnout maximálních výsledků? V čem je výzkum tady výhodnější než v Americe?

Mám-li být zcela upřímný, sentimentální důvody přitom hrály velkou roli. V této zemi jsem vyrostl, moji rodiče a zdejší učitelé od těch na základní škole až po ty na Akademii věd mi dali do vínku skvělý začátek a teď se možná naskýtá příležitost něco z toho vrátit těm zdejším lidem, kteří jsou mladí dnes. Já mám spolupráce a společné publikace s vědci celé řady zemí, od Japonska a Argentiny až po Dánsko a Polsko, ale napojení na české země je nejvíc intenzivní. Cítím se tu dobře, mám velice rád Prahu a celou tuto zemi, a to platí i o mé americké manželce.

* Na čem, kde a za co tady v Česku vlastně děláte?

Ve zkratce lze říci, že mě pozvali kolegové z Ústavu organické chemie a biochemie a Ústavu fyzikální chemie AV, abych tady zkusil zavést molekulární elektroniku. To je obor, který směřuje k nahrazení dosavadních elektronických součástek, třeba tranzistorů, jednotlivými molekulami. To jednou umožní ještě větší miniaturizaci a úspornost mikročipů. A v této zemi se zatím nic takového nedělalo. Peníze na tento projekt plynou z velké části z prostředků, které vydělávají patenty na léčiva profesora Antonína Holého z ÚOCHB.

* Jak se vlastně studovalo a bádalo v ČSR 50. a 60. let?

Po lidské stránce bych si nemohl přát nic lepšího. Oba vedoucí mé diplomky na univerzitě, Petr Zuman a Václav Horák, a stejně tak vedoucí mé doktorské práce na Akademii Rudolf Zahradník a jeho spolupracovník Jaroslav Koutecký byli vynikající vědci a ohromní lidé. Všem těm a ještě dalším vděčím za podporu, skvělou výuku, vedení slovem i příkladem. Špatné bylo přístrojové vybavení, to však vedlo člověka k tomu, že se naučil improvizovat, což se později hodilo. Ještě horší bylo odříznutí od světa. Věda je svou podstatou mezinárodní a to, že povolení cesty na konferenci do Maďarska se považovalo za obzvláštní milost, že o studijních cestách na Západ vůbec nebyla řeč, že k nám jezdilo přednášet málo cizinců, to všechno působilo zhoubně. Zlepšilo se to v polovině 70. let, kdy jsem dokončoval doktorát. Po něm jsem měl příležitost vycestovat na dva roky do USA.

* Od roku 1969 jste působil v USA trvale. Co je tam ve vědě jinak?

V Americe jsem zjistil, že moje vzdělání je ve srovnání s americkými vrstevníky docela dobré, že česká škola kvantové chemie, vytvořená z ničeho Zahradníkem a Kouteckým, je na tom po teoretické stránce dobře, což koneckonců potvrzují jejich světově uznávaní žáci Jiří Čížek a Josef Paldus. Naproti tomu nejen český, ale i evropský způsob vědecké výchovy po nás málo vyžaduje samostatnost, původnost a odvahu pustit se do problému. „Na to nejsem odborník, to musí udělat někdo jiný,“ je tu slyšet až příliš často. A v Americe? „To je výborné, že o tom nic nevím, hned se do toho pustím, abych se to naučil!“ Samozřejmě to může vést i k problémům, když se člověk příliš často přecení. Většinou se však takto oddělí zrno od plev, a to je lepší než opatrnictví v Evropě. Další rozdíl je ten, že tady i v Evropě bývá zvykem, že se laboratoře kolem páté odpolední vyprázdní a o víkendu se už nedělá vůbec. V Americe profesoři i studenti pracují daleko víc hodin týdně, zejména ti úspěšní. Výsledky se získají součinem úsilí a času. Když je úsilí malé, dlouhý čas nepomůže, ale i když je velké, krátký čas nestačí.

* Musel jste si tu po návratu na něco zvykat znovu?

Jak jsem řekl, intenzita vědecké činnosti ještě není na úrovni, na jakou jsem zvyklý. Ale směřuje tam. Je tu o poznání víc šlendriánu než u nás v Coloradu a bývá tu hrozně nakouřeno ve většině restaurací.

* Nyní odlétáte zpět. Kdy a na jak dlouho se k nám vrátíte příště?

Vrátím se v červnu, kdy náš mezinárodní grant podpoří týdenní kurz molekulární elektroniky pro mladé vědce.

Převzato z Mafra

Jak dělá Josef Michl molekulové rotory a co k tomu musí ovládat:

1. Teoretická chemie, výpočetní technika

Poněvadž důvěrně zná druhy náklonností mezi různými atomy, je schopen na počítači vymodelovat libovolné molekuly a vypočítat, zda mohou skutečně existovat a zda se vůbec hodí do zamýšlené stavebnice. Tedy které vazby umožní rotaci a jak se molekula bude chovat v elektrickémpoli, v proudu plynu, kapaliny, fotonů. Výsledek napoví, zda stojí za to pokusit se ji syntetizovat.

2. Chemická syntéza

Obor ryze experimentální, vyžaduje velkou laboratorní zkušenost a zručnost. Příprava cílové sloučeniny může trvat několik let.

3. Chemie povrchů, spektroskopie, mikroskopie

Umístit syntetizovanou molekulu s rotorem na podstavec (třeba povrch zlata) znamená znát strukturu povrchu do podrobností jednotlivých atomů a na ně molekulu rotoru „připevnit“ tak, aby vzdálenost mezi jednotlivými rotory byla v ideálním případě asi pět nanometrů.

4. Klasická mechanika, elektřina a magnetismus

Důkaz otáčivosti rotoru se provádí pomocí tunelovacího mikroskopu. Mezi jeho hrotem a povrchem zlata teče tzv. tunelový proud. V silném elektrickém poli se rotor natáčí podle polarity pole, což se projeví změnou tunelovacího proudu. To už vzdáleně připomíná usměrňovač nebo zesilovač.

Převzato z Mafra

[nahoru][čeští chemici][go home]