Úterý 7. července 2020svátek má Bohuslava 19 °C oblačno Předplatné LN
Lidovky.cz > Relax > Věda

Český vědec získal evropské miliony. Ukáže cestu k minipočítačům

Fyzik Tomáš Jungwirth. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Fyzik Tomáš Jungwirth. | foto:  Viktor Chlad, Lidové noviny

Tomáš Jungwirth je první český vědec, který dostal nejprestižnější evropský grant ve výši dva a půl milionu eur na výzkum v oblasti fyziky. Využije ho k poznání nového principu tranzistorů.

LN Jak se žádá o nejprestižnější grant udělovaný Evropskou radou pro výzkum?
Je to normální soutěž. Kdo splňuje podmínky, může se přihlásit.

LN Jak dlouho trvá vyřízení žádosti?
Řízení je dvoukolové, žádost jsme posílali v únoru 2010. První kolo proběhlo v létě a druhé na podzim. Takže necelý rok.

OSOBNOST

TOMÁŠ JUNGWIRTH

* Narozen v roce 1967 v Praze
* Doktorát z fyziky obhájil v roce 1991 na MFF UK
* Postdoktorandem na Indiana University v letech 1997 až 1999
* Následující tři roky vědeckým pracovníkem na University of Texas, od roku 2002 zde přednáší jako docent
* Ve Fyzikálním ústavu AV ČR pracuje od roku 2001
* Profesorem na University of Nottingham od roku 2004
* Vedoucím oddělení spintroniky a nanoelektroniky ve Fyzikálním ústavu AV ČR od roku 2007
* Doposud publikoval 140 článků v mezinárodních časopisech
* Zatím 5000 citací v odborném tisku

LN Pozvali si vás na pohovor, abyste porotce přesvědčil?
Někdy se to tak dělá, ale v tomto případě se komise rozhodovala jen na základě nezávislých posudků. Shodou okolností pracuji jako hodnotitel, ale samozřejmě jsem nehodnotil sám sebe. Porotci se každý rok střídají. Proto jsem si loni, kdy jsem nebyl v porotě, podal žádost.

LN Kolik bylo přihlášek?
Ve fyzice pevných látek v roce 2009 okolo 80, do druhého kola jsme pustili 20, grant dostalo osm projektů. Letos to asi bylo podobné. Ta úspěšnost není tak malá, jak si někdo představuje. Spíše je to tím, že žádost si nepodává tolik lidí.

LN Dva a půl milionu eur je maximální částka, jakou lze dostat? Ano, ale pokud jde o projekt mimořádně velkého rozsahu, přiděluje se ještě o milion více.

LN Grant je na pět let, to je 500 tisíc eur na rok. Postačí to?
Celá výzkumná skupina by se z takového grantu financovat nedala. Ale je to velmi významný příspěvek. Můžeme za to koupit nové vybavení, což většina jiných grantů neumožňuje.

LN Jak reagovali kolegové?
Ti kteří granty udělované Evropskou radou pro výzkum znají to ocenili jako úspěch.

LN Vypovídá udělování Advanced grantů o úrovni vědy v jednotlivých státech? Tento grant dostali v Česku zatím jen dva vědci. Profesor Josef Michl na výzkum v oblasti chemie a vy na výzkum ve fyzice pevných látek.
Je to jedno z měřítek. Evropská výzkumná rada se snaží vybrat nejlepší projekty bez ohledu na to, v jaké zemi, v jakém oboru a na jakém tématu žadatelé pracují. Cílem je podpořit excelenci základního výzkumu, a co je excelentní, posuzuje porota podle toho, jakými dosavadními výsledky se může žadatel prokázat a jaký projekt předkládá.

LN Je papírování okolo grantu od Evropské výzkumné rady méně složité než u českých grantů?
Obecně jsou ty evropské administrativně velice náročné, každý půlrok se píše 30- až 50stránková zpráva o řešení projektu. Zatímco při Advanced grantu se předkládají jenom dvě zprávy o vědecké práci -v polovině pětiletého období a na závěr. Finanční zprávy se píšou každého jeden a půl roku. Ale je to mnohem méně náročné než typické evropské granty a myslím, že to bude i méně náročné než typické české granty. V Česku se totiž musí všechny účty vynulovat vždy ke konci kalendářního roku a od 1. ledna se začíná hospodařit znovu. Takže i kdyby člověk chtěl něco ušetřit a převést na další období, tak to nelze. Buď se musí peníze utratit, nebo vrátit. To není u evropských grantů nutné.

LN Chodí na hospodaření s penězi kontroly?
Jednou přišla nečekaná z ministerstva školství, chtěli vidět, jak jsme utratili peníze. Museli jsme ukázat všechny účty a přístroje. Na granty z EU se dělají audity, buď v půlce, nebo na konci projektu. Zároveň existuje průběžná kontrola, protože každá platba prochází přes finanční účtárnu ústavu a větší nákupy musí projít výběrovým řízením. Je to zátěž, protože u nákladnějších zařízení musíme sehnat několik nabídek. V případě základního výzkumu to nedává vždy smysl, jako když se nakupuje běžné komerční zboží. Potřebujeme unikátní přístroje, které v některých případech vyrábí třeba jen jedna firma na světě, ale musíme oslovit pět dalších firem, aby proběhlo výběrové řízení podle zákonů.

LN Váš tým se zabývá výzkumem spintroniky, jak by mohly vaše poznatky perspektivně přispět k ještě menším a výkonnějším počítačům?
V elektronice se doposud používají tranzistory, jejichž princip je od roku 1949 stejný. Zmenšovala se jenom jejich velikost, a díky tomu rostla výkonnost a kapacita počítačových čipů. Dnes už se ale tranzistory skládají pouze z několika atomů, a nelze je tedy dále zmenšovat. Fyzici se proto podívali na elektrony, částice ve vnějším obalu atomu, a snažili se využít kromě elektrického náboje i jejich magnetické chování. Odborně se mu říká spin. To se již částečně podařilo a dnes se uplatňují v počítačích spintronické součástky masově. Ovšem zatím jenom pro čtení informací z pevného disku a objevují se také první spintronické operační paměti. Vývojové týmy teď hledají způsob, jak využít spiny také ke zpracování informací. Až se to podaří, a neptejte se mě, kdy to bude, dal by se jedním čipem nahradit pevný disk, procesor a další funkce. Počítače by pak měly miniaturní rozměry.

LN Vy zkoumáte, jak lze magnet v elektronu neboli spin ovládat?
Přesně tak. Naším cílem není vyvinout masově vyráběnou součástku, ale promyslet a vyzkoušet principy, na kterých by mohly součástky na zpracování informací fungovat. Jsme schopni udělat prototyp čipu, na kterém můžeme demonstrovat, jak lze spiny ovládat.

LN Jaké používáte nástroje?
Pokud má tranzistor zpracovávat informace, je nutné ovládat spiny pouze elektrickým polem. Právě o to se my a taky mnoho dalších týmů snažíme. Výzkum je založen na kvantové relativistické fyzice, což je z našeho pohledu zajímavé a poučné, protože se dozvídáme o jevech, které nejsou učebnicové a zároveň umožňují spin ovládat.

LN Atomy jakého prvku zkoumáte, podle čeho jej vybíráte?
Dnešní funkční spintronické součástky v počítačích jsou z kobaltu nebo ze železa a v těchto feromagnetických kovových materiálech jsou spiny od přírody orientovány jedním směrem a vytvoří veliký magnet. Z nějakého fyzikálního důvodu se totiž dohodly, že se budou chovat kolektivně.

LN Asi jako ryby v hejnu, kdy stačí, aby jedna vyplula třeba doprava, a všechny se vydají stejným směrem?
Je to podobné. V běžných spintronických součástkách jsou miliardy takových elektronových magnetů, které udělají totéž.

LN A co z toho poznatku vyplývá pro další bádání?
Toto kolektivní chování je výhodné, protože spiny lze relativně snadno ovládat a zároveň při otočení těchto magnetů může vzniknout velmi silný elektrický signál, je totiž vynásoben všemi elektrony v krystalu, který tvoří mikrosoučástku. Když chcete podobně nasměrovat spiny v tranzistorech, které by jednou zpracovávaly informace, bylo by nejpřímočařejší vyrobit feromagnetický polovodič. Ovšem takový materiál v přírodě neexistuje. Po osmi letech výzkumu našeho týmu i ostatních laboratoří se jej podařilo vytvořit.

LN Bylo tedy vyhráno?
Z pohledu základního výzkumu ano, ale praktickému využití vadila jediná věc - materiál měl požadované vlastnosti pouze při velmi nízké teplotě okolo minus sto stupňů Celsia. Musel by se neustále chladit, což je dost nákladné a obtížné.

LN Co následovalo?
Při výzkumu jsme došli až k poznání, že zásadní fyzikální bariéry patrně brání tomu, aby látka byla zároveň polovodič i feromagnet při vysokých teplotách.

LN Takže jste se ocitli ve slepé uličce...
Z hlediska aplikací pravděpodobně ano. Proto se začaly zkoumat nemagnetické polovodiče, u kterých by se spiny ovládaly jen elektrickým polem. Skoro 20 let se po celém světě diskutovalo o tom, jestli by se z takového materiálu dal vytvořit spinový tranzistor. Našemu týmu společně se skupinami z Hitachi Cambridge Laboratory, University of Cambridge, University of Nottingham ve Velké Británii a TexasA&MUniversity ve Spojených státech se to podařilo. Výsledek byl publikován koncem roku v časopisu Science.

LN Můžeme se tedy v dohledné době těšit na miniaturní počítače?
Z hlediska základního výzkumu jde o zásadní výsledek, ale k masovému využití ještě není vhodný. Součástka má jednu nevýhodu, vychází z ní menší napětí, než jaké se do ní pouští. Takový tranzistor nelze v praxi uplatnit. Evropský grant proto využijeme ke studiu, jak tento problém vyřešit. Zároveň se pokusíme ověřit náš nápad vytvořit spintronickou součástku z tzv. antiferomagnetického materiálu. V něm jsou sice spiny uspořádány složitěji než ve feromagnetech, ale předpokládáme, že by se přesto daly ovládat, a dokonce za pokojových teplot.

LN A najde tato experimentální součástka nějaké uplatnění?
Určitě se využije pro výzkum spinové elektroniky, protože nabízí přímý elektrický způsob manipulace a detekci spinů v polovodiči bez použití složitých magnetických detektorů. Náš spinový tranzistor je zároveň citlivý na polarizované světlo, a mohl by tak nahradit mechanické polarimetrické přístroje používané pro určování molekul v roztocích, například při určování hladiny cukru v krvi nebo ve víně. Jestli se spinové tranzistory stanou vhodnou alternativou nebo doplňkem dnešních tranzistorů i v oblasti počítačových procesorů, je zatím otázka dalšího bádání. Nicméně díky společné práci naší a zahraničních laboratoří se výzkum může přesunout z čistě teoretické roviny do oblasti funkčních prototypů mikroelektronických součástek.

Pizingerová: Mé těhotenství je jako příbalový leták, mám všechny symptomy

Vendula Pizingerová | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Začátkem roku Vendula Pizingerová oslavila osmačtyřicítku a také zjistila, že čeká dítě. Těhotenství oznámila na...

Neurolog: Alzheimera a parkinsona může ovlivnit strava. Opatrně s mléčnými výrobky

Ostravský neurolog David Školoudík | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Jako jeden z mála na světě dokáže vyčíst z ultrazvukových snímků riziko Parkinsonovy, Alzheimerovy a dalších chorob....

KOMENTÁŘ: Rusko má problém. Vidíme do vaší ambasády, dala najevo BIS

ilustrační snímek | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

Premium Vypovězením diplomatů-špionů Andreje Končakova a Igora Rybakova formálně skončila ricinová aféra ruské ambasády. Ať si...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!