Prof. Giersig: Największym problemem współczesnej nauki nie jest brak pomysłów

Po ponad 40 latach pracy naukowej w Niemczech prof. Michael Giersig wrócił do Polski, aby stworzyć Zakład Teorii Ośrodków Ciągłych i Nanostruktur w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN. W rozmowie z „Academią” opowiada o współczesnych zastosowaniach nanotechnologii oraz wyjaśnia, dlaczego jego zdaniem nauka potrzebuje dziś przede wszystkim większej swobody działania i międzynarodowej współpracy.

Academia: Kiedy mówi się o nanotechnologii, wiele osób nadal wyobraża sobie coś futurystycznego i odległego od codzienności.

Prof. Michael Giersig: Tymczasem nanotechnologia już dawno stała się częścią naszego codziennego życia. Korzystamy z niej niemal nieustannie, często nawet nie zdając sobie z tego sprawy. Smartfony, półprzewodniki, nowoczesne ekrany, sensory, elektronika czy materiały stosowane w medycynie – wszystko to jest bezpośrednio związane z nanotechnologią.

Młode pokolenie dorasta w świecie, w którym takie rozwiązania są czymś całkowicie naturalnym. Dzieci intuicyjnie obsługują urządzenia, ale rzadko zastanawiają się, dlaczego one działają. Dlatego popularyzacja nauki jest tak istotna. Staramy się pokazywać, że za tymi technologiami stoją konkretne prawa fizyki i chemii.

Kiedy pokazuję studentom lub uczniom fiolki z półprzewodnikowymi nanocząstkami świecącymi różnymi kolorami, abstrakcyjne pojęcia nagle stają się zrozumiałe. Można wtedy rozmawiać o strukturze elektronowej, o tym, dlaczego materia emituje światło w określony sposób oraz jak właściwości materiałów zmieniają się wraz z ich nanometrycznymi rozmiarami.

Do instytutu przychodzą także uczniowie szkół podstawowych i średnich. Mogą wejść do laboratorium, zobaczyć aparaturę i wykonać proste doświadczenia. Niektórzy wracają później już jako studenci. To daje ogromną satysfakcję.

Academia: Czym obecnie zajmuje się pana zespół?

Prof. Michael Giersig: Prowadzimy badania w kilku głównych obszarach. Jeden z nich dotyczy zastosowań medycznych nanotechnologii, przede wszystkim terapii nowotworów. Pracujemy nad nanocząstkami melaniny, które można wprowadzać do komórek nowotworowych. Pokrywamy je cukrem, ponieważ komórki rakowe bardzo intensywnie pobierają glukozę i niejako „pochłaniają” te cząstki. Następnie wykorzystujemy czerwone światło, które jest stosunkowo bezpieczne dla organizmu. Pod jego wpływem w nanocząstkach zachodzą procesy prowadzące do zniszczenia komórki nowotworowej. Na razie są to badania prowadzone na kulturach komórkowych, więc do terapii klinicznych wciąż daleka droga. Wyniki pokazują jednak, że można myśleć o metodach mniej inwazyjnych niż klasyczna radioterapia.

Drugim ważnym kierunkiem badań jest energetyka. Interesuje nas przede wszystkim wykorzystanie nowych materiałów do produkcji i magazynowania energii. Pracujemy między innymi nad materiałami polimerowymi domieszkowanymi nanorurkami węglowymi. Otrzymywane kompozyty charakteryzują się bardzo dobrymi parametrami mechanicznymi przy jednoczesnym zmniejszeniu masy i kosztów produkcji. Dzięki temu mogą znaleźć praktyczne zastosowanie w budowie turbin wiatrowych czy nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych w budownictwie.

Zanieczyszczenie środowiska, w tym emisja CO₂, zmusza nas do intensywnych badań nad odnawialnymi źródłami energii. Musimy jednak równocześnie zastanawiać się, co zrobić wtedy, gdy nie ma wiatru lub słońca. W tym kontekście pracujemy nad systemami wykorzystującymi sprężone powietrze. Energia produkowana przez turbiny mogłaby zasilać wysoko wydajne sprężarki wykonane z naszych kompozytów, umożliwiające magazynowanie powietrza pod bardzo wysokim ciśnieniem. Pozwoliłoby to na odzyskiwanie energii wtedy, gdy jest najbardziej potrzebna.

Wśród naszych zainteresowań znajduje się także obronność, ponieważ nowoczesne materiały mają bardzo szerokie zastosowanie. Współpracowaliśmy kiedyś przy projekcie dotyczącym luf czołgowych. Chodziło o zmniejszenie oporu i zużycia materiału dzięki odpowiednio zaprojektowanym nanostrukturom. Podobne rozwiązania można wykorzystywać w lekkich kamizelkach ochronnych, dronach czy lotnictwie. Nanomateriały są lekkie, bardzo wytrzymałe i odporne na wysokie temperatury.

Pracowaliśmy również nad rozwiązaniami ograniczającymi oblodzenie skrzydeł samolotów. Jeśli odpowiednio zaprojektuje się powierzchnię, krople wody nie zatrzymują się na niej i nie tworzy się lód. Mogłoby to znacząco ograniczyć koszty odladzania samolotów.

Academia: Przez większość kariery pracował pan za granicą.

Prof. Michael Giersig: Po wyjeździe z Polski w 1980 roku całe życie zawodowe spędziłem w Niemczech. Tam ukończyłem fizykę eksperymentalną, zrobiłem doktorat z chemii oraz habilitację z chemii fizycznej i rozwijałem swoją karierę naukową. Pracowałem między innymi w instytutach Maxa Plancka w Berlinie, na Freie Universität Berlin, a także na Uniwersytecie w Melbourne i w Harvard Medical School w Bostonie. Prowadziłem również duże projekty międzynarodowe, między innymi w Chinach.

Moje badania znajdowały się na styku fizyki, chemii, inżynierii materiałowej i biomedycznej. Realizacja ambitnych projektów naukowych wymagała tworzenia międzynarodowych zespołów badawczych. Pracowali w nich ludzie z różnych krajów i kultur. To było dla mnie niezwykle ważne doświadczenie, ponieważ nauka rozwija się najlepiej wtedy, gdy ludzie wymieniają się pomysłami i nie zamykają się w jednym środowisku.

Po przejściu na emeryturę w Berlinie mogłem tam zostać i nadal spokojnie pracować jako profesor emeritus. Pomyślałem jednak, że chciałbym jeszcze coś oddać Polsce.

Academia: Jak wyglądał ten powrót?

Prof. Michael Giersig: Zostałem zaproszony do IPPT PAN przez ówczesnego dyrektora z propozycją stworzenia nowego zespołu badawczego. W praktyce nie było tam infrastruktury potrzebnej do badań nad nanomateriałami, więc laboratorium trzeba było budować od podstaw. Po rozmowach z dyrekcją udało się zdobyć odpowiednie pomieszczenia i rozpocząć organizację całego zaplecza badawczego. Część aparatury przywiozłem z Niemiec. W tamtejszym systemie profesor przechodzący na emeryturę może nadal korzystać z części sprzętu zakupionego wcześniej w ramach prowadzonych projektów badawczych.

Uruchomienie laboratorium zajęło około półtora roku. Dziś mamy międzynarodowy zespół, doktorantów i współpracowników z różnych krajów. Kilka osób kończy habilitacje. To dla mnie bardzo ważne, ponieważ oznacza, że udało się stworzyć coś trwałego.

Organizujemy również międzynarodowe konferencje i szkoły letnie. W maju odbyła się trzecia edycja naszego kongresu poświęconego zaawansowanym materiałom. Przyjechali naukowcy z USA, Korei, Chin i wielu innych krajów. Najbardziej cieszy mnie jednak aktywność młodych ludzi. Studenci zaczynają rozmawiać z zagranicznymi badaczami bez stresu, zadają pytania, wyjeżdżają na staże. To jest niezwykle potrzebne.

Academia: Co dziś najbardziej utrudnia prowadzenie badań w Polsce?

Prof. Michael Giersig: Przede wszystkim nadmierna biurokracja i przeciążenie administracyjne. Studenci, doktoranci i młodzi naukowcy poświęcają ogromną ilość czasu na formalności. Po wyjazdach konferencyjnych trzeba przygotowywać szczegółowe raporty dotyczące niemal każdego elementu podróży. Nawet drobne zakupy laboratoryjne bywają obwarowane długimi procedurami. To wszystko zabiera czas i energię, które powinny być przeznaczone na badania.

W Niemczech, gdzie pracowałem przez ponad 40 lat, punkt ciężkości był ustawiony inaczej. Najważniejsze było prowadzenie badań i zdobywanie wiedzy. Administracja miała wspierać naukowców, a nie dominować nad ich pracą.

W Polsce mamy bardzo dobrych badaczy i świetne pojedyncze instytuty. Problem polega jednak na tym, że system nadal działa zbyt wolno i jest nadmiernie obciążony administracyjnie. Młodzi ludzie łatwo się zniechęcają, jeśli widzą, że więcej czasu poświęca się dokumentom niż samej nauce. A przecież nauka wymaga swobody myślenia, rozmowy, eksperymentowania i odwagi zadawania pytań. Bez tego trudno będzie konkurować z najlepszymi ośrodkami na świecie.

Prof. Michael Giersig – fizyk i chemik materiałowy, kierownik Zakładu Teorii Ośrodków Ciągłych i Nanostruktur w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN. Autor ponad 300 publikacji naukowych, specjalizuje się w nanomateriałach półprzewodnikowych, magnetycznych i węglowych. Jego prace były cytowane ponad 28 tysięcy razy.

• Nauki techniczne
• Polska Akademia Nauk