Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.

Podrobnosti

Kategória: EXKLUZÍVNE ROZHOVORY

Superlasery a nové materiály ve službách světové vědy a českého průmyslu

Fyzikální ústav Akademie věd České republiky (FZÚ) je veřejná výzkumná instituce, která se zaměřuje na základní a aplikovaný výzkum v oblasti fyzikálních a technických věd s přesahem do dalších oborů. Je největším pracovištěm Akademie věd s více než 500 výzkumnými pracovníky. Nejvíce aplikačně zaměřená pracoviště v rámci FZÚ jsou laserové centrum HiLASE a Sekce optiky spravující Národní centrum kompetence (NCK) MATCA a inovační centrum Brain4Industry.

O jejich činnosti a významu jejich aplikovaného výzkumu pro české průmyslové podniky si dnes povídáme s dvěma významnými vědeckými pracovníky a zároveň šéfy obou center – Ing. Tomášem Mockem, Ph.D., a Ing. Alexandrem Dejnekou, Ph.D.

Superlasery pro reálný svět a snad i pro vesmír

HiLASE je laserové centrum světového významu. Jeho vizí je stát se jedním z respektovaných lídrů v aplikacích výkonových laserů. Lidé z HiLASE mají ambici stát se výzkumným a vývojovým partnerem první volby pro firmy hledající inovativní laserové technologie a řešení. HiLASE již dnes úspěšně propojuje oblasti vývoje, výzkumu a hi-tech průmyslu a plní tak svou misi zvanou Superlasery pro reálný svět. Už od založení stojí v čele centra Tomáš Mocek. Pod jeho vedením se podařilo vytvořit z HiLASE laserové centrum, které dnes patří mezi celosvětové lídry v oboru laserových technologií.

Tomáš Mocek je autorem a spoluautorem více než 212 vědeckých článků v impaktovaných časopisech, které mají vice než 4600 citací, a H-index 34. V roce 2000 získal Cenu Josefa Hlávky a v roce 2005 cenu Otty Wichterleho. „My v HiLASE vyvíjíme unikátní laserové systémy a potom je používáme pro vybrané aplikace využitelné v průmyslu. Týká se to zejména zušlechťování materiálů,“ říká Tomáš Mocek. „Jednou z aktivit našeho centra je měření prahu poškození optických komponent. Tyto služby přesného měření pomocí našich výkonných laserů využívají domácí i zahraniční výrobci pokročilých optických součástek s cílem získat konkurenční výhodu v podobě vysoce odolných optických vrstev. Další službou pro průmysl je takzvané laserové vyklepávání rázovou vlnou (Laser Shock Peening). Při něm opracováváme kovové komponenty používané např. v energetice, automobilovém průmyslu či ve strojírenství. Cílem je, aby cyklicky namáhané komponenty vydržely co nejdéle v plné své funkčnosti. Třetí oblastí je laserové mikro-nanoobrábění s cílem vytvářet na povrchu materiálů speciální nanostruktury s požadovanými fyzikálními vlastnostmi,“ doplňuje Tomáš Mocek.

Pro každou výzkumnou práci jsou důležité technologie a vybavení. S jakými zajímavými přístroji pracují vědci v laserovém centru? „Na prvním místě bych zmínil naše dva skvělé laserové systémy, říkáme jim Bivoj a Perla. Laserový systém Bivoj využíváme k dosažení vysokého průměrného výkonu technologii kryogenního chlazení v kombinaci s diodovým čerpáním a využitím nových laserových materiálů pro zesilovače. Trojice laserových systémů PERLA (A, B, C) zase operují na bázi technologie tenkých disků. K vybavení našich laboratoří patří dále 2 stanice pro technologii Laser Shock Peening pro prodlužování životnosti reálných kovových dílců. Pracujeme také s laserovou stanicí pro měření poškozování povrchových vrstev materiálů, a nově se těšíme, že od léta budeme mít k dispozici multifunkční stanici pro laserové mikro a nano obrábění,“ vysvětluje Tomáš Mocek.

A jestli mají vědci v HiLASE nějaký sen? Když to všechno dobře půjde, poletí do vesmíru. Nikoli sami, ale v rámci spolupráce s brněnskou společností TRL Space Systems, která již příští rok pošle na oběžnou dráhu největší komerční satelit v historii Česka – TROLL – kde bude testována klíčová součást zařízení LiDAR vyvíjeného právě v HiLASE. „Do roku 2030 by se pak měla vydat na oběžnou dráhu Měsíce sonda LUGO (Lunar Geology Orbiter), jehož součástí snad bude i náš unikátní LiDAR pro dálkový průzkum jeskynního systému na Měsíci,“ těší se Tomáš Mocek.

Když věda řeší technologické výzvy

Hlavním cílem Národního centra kompetence MATCA (z angl. Materials, Advanced Technologies, Coatings and their Applications) je řešit technologické výzvy dnešní společnosti s pomocí nejnovějších znalostí a prostředků z akademické sféry. Za tímto účelem se v konsorciu NCK MATCA sdružilo jedenáct akademických a osm komerčních subjektů, jejichž společná iniciativa je podpořena Technologickou agenturou České republiky (TA ČR) v rámci programu Národní centra kompetence. Toto konsorcium koordinuje Sekce optiky, v jejímž čele stojí Alexandr Dejneka. Vědci se zde věnují mimo jiné oblasti pokročilých optických technik, inovativních materiálů, 3D tisku či využití fyziky v biomedicíně. Jako manažer se kromě jiného zabývá také aplikací výsledků práce vědců do praxe i rozvojem spolupráce s průmyslem. Na čem v Sekci optiky aktuálně pracují? „V centru našeho zájmu je vývoj nových materiálů pro průmyslové využití, například povlakovacích technologií a systémů, kdy na míru vyvíjíme tenké vrstvy různých sloučenin s požadovanými fyzikálními vlastnostmi. Pro některé obory je nutné vyvinout materiály s výjimečnou tvrdostí a odolností, jiní požadují pružnost jako základ odolnosti proti nárazům, další chtějí odolnost vůči různým látkám či venkovním vlivům apod.,“ vysvětluje Alexandr Dejneka.

Vědcům z NCK MATCA se podařilo vybudovat expertízu v oblasti moderního 3D tisku a senzoriky. „Vyvíjíme nové materiály pro 3D tisk, které rozšiřují stávající nabídku. Na míru pak tiskneme trojrozměrné objekty z materiálů, které nikdo jiný neumí vyrobit a které současný průmysl potřebuje. V oblasti senzoriky se také zaměřujeme na sběr a analýzu velkého množství dat z průmyslových senzorů v rámci digitalizace moderních továren a optimalizace výrobních procesů. Na míru vyvíjíme širokou škálu senzorů včetně biosenzorů schopných detekovat nejrůznější patogeny a škodlivé látky,“ dodává Alexandr Dejneka. Spolupráce vědy a průmyslu se ukazuje jako klíč k posunu české ekonomiky k výrobě s vyšší přidanou hodnotou a vyšší efektivitou práce. Výhody pokročilých výrobních technologií, jako jsou 3D tisk či IT systémy pro sběr a analýzu velkého množství dat, spojí pod jednou střechou nové inovační centrum Brain4Industry v Dolních Břežanech. Ten se stal součástí evropské sítě digitálních inovačních center (EDIH). „Brain4Industry bude v plném provozu od poloviny letošního roku. Stane se mimo jiné centrem pro poskytování služeb aplikovaného výzkumu malým a středním firmám. Na poskytování některých služeb jsme dostali dotaci z fondů Evropské unie a MPO, budou tedy velmi dobře dostupné pro všechny firmy, především z řad malého a středního podnikání,“ říká Alexandr Dejneka.

Sekce optiky v rámci svých aktivit základního a aplikovaného výzkumu úzce spolupracuje s řadou předních světových institucí a je též členem mnoha mezinárodních projektů. Jedním z nich je konsorcium pro studium lékového poškození jater (PRO-EURO DILI Net), jehož je Fyzikální ústav klíčovým hráčem, který zde reprezentuje ČR. I zde se ukazuje, jak dobrou reputaci má česká věda v mezinárodním kontextu. „Jestliže ještě nedávno považovala významná pracoviště ve světě Českou republiku za jakousi vědeckou periferii, v současnosti je tomu již zcela jinak. Přední světoví vědci k nám pravidelně jezdí na sympozia a workshopy a vyjadřují slova nejvyššího uznání nejen kompetencím českých vědců, ale též mimořádně kvalitnímu vybavení, kterým disponujeme. To všechno svědčí o pozornosti, které se ze strany AV ČR i státu českému výzkumu dostává,“ dodává Alexandr Dejneka. A jaké že mají vědci v Sekci optiky Fyzikálního ústavu sny a cíle? „Za mne je velkou prioritou udržet rozumný poměr mezi základním a aplikovaným výzkumem. Pomáhat českému průmyslu lépe obstát v mezinárodní konkurenci, ale zároveň zachovat primární poslání vědecké činnosti – objevovat netušené, nikoli jen to aktuálně potřebné,“ uzavírá Alexandr Dejneka.

Priemysel Dnes/Průmysl Dnes