Tomáš Jungwirth: Nad Nobelovou cenou nemá význam přemýšlet, tlak si nepřipouštím

Právě jste si zde ve Štýrském Hradci s kolegy převzal významné ocenění. Jaké pro vás bylo samotné předávání a jak jste si tento moment užil? 

Bylo to velmi příjemné. S kolegy se totiž známe už opravdu dlouho – s Jairem Sinovou spolupracujeme téměř třicet let a Libor Šmejkal byl původně náš pregraduální student, takže se známe více než deset let. Byla to pro nás milá událost. 

Při předávání cen zaznělo, že podobná ocenění v minulosti nejednou předcházela Nobelově ceně a že vaše práce má velký potenciál. Cítíte v tomto směru nějaký vnější tlak? 

U těchto dílčích ocenění bývá určité procento laureátů, kteří později získají i Nobelovu cenu, ale rozhodně to není pravidlem. Já se tím ale popravdě nezabývám, nemá smysl nad tím přemýšlet a tlak si nepřipouštím. 

Neděláme ‚one man show‘

Zvenčí může vaše vědecká dráha působit jako nepřetržitý řetězec úspěchů – dva ERC granty, prestižní publikace, ocenění. Zažil jste někdy moment vyhoření či krize, kdy jste pochyboval o zvolené cestě? 

Pracuji ve vědě už dlouhou dobu. Žádnou zásadní krizi jsem nezažil a vděčím za to především našemu týmu. Záměrně říkám „týmu“, protože to, co děláme, v žádném případě není „one man show“. Vůbec největší radost na té práci je sdílené nadšení, když se něco podaří nebo když přijde nápad, o kterém si myslíme, že by mohl věci posunout kupředu. Musím zaklepat, že nám to takhle dobře funguje po celou dobu. 

Co vás samotného k altermagnetismu přivedlo? Měl jste už na začátku tušení, jaký potenciál v sobě tato oblast skrývá? 

Celé to bylo z velké části motivované tím, že se již více než dvacet let pohybujeme v oblasti spintroniky. Jde o směr mikroelektroniky, kde se místo klasických polovodičů začínají pro výrobu integrovaných obvodů, čipů a digitálních bitů uplatňovat magnety. 

A motivace pro zkoumání nového typu magnetů – altermagnetů – vycházela ze skutečnosti, že dnešní komerčně a masově vyráběné magnetické bity stojí na konvenčních magnetech. Ty s sebou však nesou dvě zásadní fyzikální omezení. Prvním je rychlost, s jakou lze bit přepnout mezi stavem 0 a 1. Druhým problémem je, že klasické magnety kolem sebe budí magnetické pole, což je na hustě osazeném integrovaném obvodu rušivý element. 

Položili jsme si tedy základní fyzikální otázku: neexistuje jiná třída magnetů, kterou by bylo možné v mikroelektronických součástkách a na integrovaných obvodech využít obdobným způsobem jako klasické magnety, ale která by byla těchto základních neduhů konvenčních materiálů zbavena? Ukázalo se, že nové altermagnety přesně toto umožňují. V principu to samozřejmě neznamená, že z nich budeme mít hotovou technologii zítra, ale z fyzikálního hlediska jsou tato klíčová omezení překonána. 

Objev, který změnil fyziku

V jaké fázi se výzkum altermagnetů nachází dnes? Daří se teorii posouvat do praxe a jaký je reálný časový horizont? 

Co se týče experimentálního výzkumu, jsme stále na samém začátku. Existenci altermagnetů jsme předpověděli v teoretické rovině teprve před několika málo lety a experimentální ověřování v laboratořích neustále probíhá. Jde o rodící se experimentální obor fyziky. Motivace směřující k mikroelektronice a IT aplikacím tu od počátku byla a stále doufáme, že se v této sféře altermagnety uplatní. 

Zda z toho za 5, 10, 15 nebo 20 let vzejde životaschopná a komerčně úspěšná technologie, nelze v tomto stadiu seriózně předpovědět. Ten potenciál tam bezesporu je. Jedním z cílů výzkumu – nejen našeho, ale celosvětového – je posunout poznání do bodu, kdy bude natolik atraktivní pro firmy, aby si technologii převzaly a dotáhly ji ke konkrétním aplikacím. 

Změnil tento objev váš obor?

V současné době nás až překvapuje, jak obrovský ohlas má objev této třídy materiálů v rámci fyziky samotné a do kolika jejích podoborů zasahuje. Není to jen o té jedné části fyziky zaměřené na informační technologie, ale rezonuje to v řadě dalších směrů. A my se snažíme do těchto diskusí aktivně vstupovat – těžíme ze své detailní znalosti nových magnetů, učíme se těmto novým oblastem fyziky a hledáme společná propojení. Snažíme se posouvat základní fyzikální chápání toho, kde všude by se takový typ magnetu mohl uplatnit. 

Altermagnety tedy vstupují do dalších oblastí fyziky. Které to jsou? 

Jednou z těch zásadních je například supravodivost. Ukazuje se, že kombinace tohoto nového typu magnetů se supravodiči může dát vzniknout zcela novým supravodivým stavům, o nichž se dříve uvažovalo pouze v rovině teoretických konceptů bez znalosti toho, jak by se daly experimentálně zrealizovat. 

Supravodiče mají samozřejmě obrovský praktický význam, protože vedou elektrický proud bez jakýchkoli ztrát energie, a navíc hrají klíčovou roli v kvantových technologiích a kvantovém počítání. Kolegové se teď intenzivně věnují právě tomu, jak se altermagnetismus chová ve spojení se supravodivostí, jaké nové kvantové a bezztrátové efekty mohou vznikat. Tyto teoretické předpovědi se pak musí krok za krokem experimentálně ověřovat. 

Pořád dokola, dokud člověk nepadne

Jak vlastně vypadá každodenní koloběh práce ve vaší skupině, když se teoretický předpoklad potvrdí a vyjde publikace? Co následuje pak? 

Je to v podstatě nekonečný proces. Na začátku je nápad. Naše skupina má tu výhodu, že sdružuje teoretiky; kolegy, kteří umí syntetizovat materiály a pěstovat krystaly v dokonalé kvalitě; lidi schopné z nich vyrobit experimentální mikrosoučástky i experty na nejrůznější experimentální měřicí metody. 

Nápad se nejprve teoreticky propočítá a následně se rozbíhají první experimenty. V týmu máme neustále několik projektů, které běží paralelně – některé jsou v zárodku, jiné se blíží k závěru a směřují k publikaci. A takto to jde pořád dokola, dokud člověk nepadne nebo neodejde do důchodu. 

Liší se nynější výzkum altermagnetismu od vašich dřívějších vědeckých témat? 

Za posledních dvacet až pětadvacet let jsme v týmu měli několik velkých témat. Zpravidla to fungovalo tak, že nás jedno téma primárně zaměstnávalo zhruba pět let, pak se začalo pozvolna prolínat s nově se rodícím směrem, ale to původní bylo stále živé a hodně jsme se mu věnovali. 

U altermagnetů je konceptuální a teoretická část už do značné míry propracovaná, ale experimentální výzkum je teprve na začátku. A ten je naprosto klíčový – teoretické předpovědi jsou velmi důležité, ale teprve experiment rozhodne o tom, zda jde o realitu. 

Navíc se toto téma od těch předchozích liší svou šíří. Dřívější témata byla přece jen úžeji vymezená. Altermagnety se však větví do tolika směrů, že už nejde o jedno téma. Tlačíme před sebou několik směrů naráz a jsme víc než saturovaní – zdaleka nestíháme dělat všechno, co bychom v tomto oboru rádi otevřeli. O nějakém dalším velkém tématu proto zatím vůbec nepřemýšlím, máme plný stůl. 

Návrat domů

Působil jste zhruba deset let ve Spojených státech. Co vás vedlo k návratu do České republiky? 

Byla to kombinace osobních a profesních důvodů. V USA jsme žili jako čtyřčlenná rodina. Byli jsme tam dlouho, s přestávkami téměř deset let. 

V určitém okamžiku jsme doma uspořádali rodinné hlasování, zda v Americe zůstat, nebo se vrátit. Výsledek byl 3:1 pro návrat. Jen nejmladší syn by tam byl rád zůstal, ten to odnesl. Preferovali jsme život v Evropě. Životní styl v USA je jiný a nám je ten evropský způsob zkrátka bližší. 

Z profesního hlediska se mi navíc otevřela jedinečná možnost paralelní afiliace ve Fyzikálním ústavu AV ČR a na univerzitě v Nottinghamu. Šlo o vzácnou příležitost obě pracoviště propojit a dosáhnout synergického efektu pro náš výzkum. Ve Spojených státech bych patrně získal univerzitní pozici, ale tam jsou vědecké týmy zpravidla menší. Zde se ve spolupráci Fyzikálního ústavu a Nottinghamu podařilo vybudovat velký tým, který funguje dlouhodobě společně. V USA by to v pozici, v jaké jsem tehdy byl, bylo mnohem obtížnější zrealizovat. 

V týmu o sobě mluvíte  jako o „pracovní rodině“. Jak se vám daří skloubit excelentní vědu s rodinným životem? 

Na naší práci mě nejvíc těší, že u kolegů, se kterými dělám dvacet nebo pětadvacet let, už nelze oddělit, zda jde o kolegu, nebo přítele. Je to vaše přirozená sociální skupina a já měl obrovské štěstí na skvělé lidi kolem sebe. 

A co se týče rodiny – rodina je to nejbližší. Vždycky mě moc bavilo být s dětmi. Paradoxně mi akademická práce umožňovala trávit s dětmi možná víc času, než kdybych pracoval v korporátu nebo na manažerské pozici, kde je čas striktně nalinkovaný. Vědě jsem samozřejmě věnoval ohromné množství hodin, ale byla v tom flexibilita. Mohl jsem si udělat čas na děti, na manželku i na společný rodinný život. Neměl jsem pocit, že bych si děti neužil, když byly malé, podařilo se to skloubit dobře. A pořád máme blízký vztah, takže to asi zafungovalo. 

Díky úspěchu altermagnetů se z vás stala tak trochu vědecká celebrita, což s sebou nese i zvýšený zájem médií. Jak se v této roli cítíte? 

Není to naše první velké téma. V komunitě se pohybujeme už přes dvacet let a režim, kdy člověk jede každých čtrnáct dní na zvanou přednášku někam do světa, je pro nás vlastně běžný. 

Co se týče mediálních vystoupení, byl jsem v minulosti několikrát v rozhlase i v televizi, takže jsem si do jisté míry zvykl. Přesto mě překvapí, když za námi do Štýrského Hradce přijede z Prahy kameraman a dva zvukaři. Ale vnímám to tak, že pokud to pomůže představit náš obor veřejnosti a ukázat, jak fascinující fyzika může být – zvláště když má přesah do technologií, které lidi zajímají – tak to dává asi smysl a doufám, že to může někoho inspirovat. 

Komunikaci vědy dlužíme daňovým poplatníkům

V prosinci vás čeká také přednáška na půdě Královské švédské akademie věd. Jak se k takové příležitosti člověk dostane? A baví vás popularizace vědy? 

Přednáška na Královské akademii je součástí jejich každoročního sympozia na pomezí fyziky a chemie, kde si zvou vědce na popularizační přednášky pro širší publikum. Termín je začátkem prosince a docela se na to těším. 

Popularizaci vnímám jako součást vědecké práce. Děláme výzkum za peníze daňových poplatníků a komunikovat výsledky je to nejmenší, co můžeme bezprostředně společnosti vrátit. Pevně věřím v dlouhodobý význam vědy pro společnost, o tom není pochyb. Někdy bývá obtížné odborná témata zjednodušit, ale my máme výhodu, že náš výzkum úzce souvisí s informačními technologiemi. To je oblast, která v lidech rezonuje. Dá se zkusit to podat srozumitelně i poutavě. 

Fyzika ale přesto nebývá vnímána jako nejjednodušší obor. Máte od laického publika zpětnou vazbu, jak vaše vystoupení vnímají? 

Zájem často závisí na samotných organizátorech a na tom, jak akci připraví. Přednášel jsem například v rámci cyklu Věda na Hradě pod záštitou prezidenta republiky, kde to bylo perfektně zorganizované a sál byl zcela plný. Podobně profesionálně funguje třeba TEDx. 

Při samotné prezentaci se snažím využívat hodně vizuálních pomůcek a nezatěžovat posluchače zbytečnou terminologií. Snažím se vžít do role člověka v publiku a podat věci tak, aby byly pochopitelné a dávaly smysl. Zpětnou vazbu dostávám a doufám, že se nám to daří. 

Foto: Jana Plavec (AV ČR), Sophia Rinner (Univerzita Štýrský Hradec),  René Volfík, Pavlína Jáchimová (Fyzikální ústav AV ČR)

Tomáš Jungwirth je mezinárodně uznávaný fyzik a jeden z nejcitovanějších českých vědců současnosti. Vede Oddělení spintroniky a nanoelektroniky Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR a působí jako profesor na britské University of Nottingham a japonské Tohoku University. Specializuje se na fyziku pevných látek a spintroniku, která zkoumá využití magnetických vlastností elektronů pro novou generaci výpočetní techniky. Spolu se svým týmem stojí za přelomovým objevem altermagnetismu – zcela nové, třetí základní formy magnetismu, jež otevírá cestu k radikálnímu zrychlení a zefektivnění elektroniky. Je držitelem prestižních ERC grantů, laureátem Národní ceny vlády Česká hlava, Státního vyznamenání Medaile za zásluhy prezidenta ČR  a členem Učené společnosti ČR.