Nadační fond Bernarda Bolzana upozorňuje každoročně na vynikající práce mladých vědkyň a vědců z Matfyzu. Za rok 2025 byla v oblasti fyziky oceněna RNDr. Neli Laštovičková Streškova, která působí na Katedře chemické fyziky a optiky v týmu doc. Martina Kozáka.
Po prvních čtrnácti dnech studia z Matfyzu skoro utekla, ale dnes si neumí představit, že by dělala něco jiného. Ve čtvrtém ročníku doktorátu jí fyzika přijde stále krásnější, zvlášť, když se v její oblasti zájmu tak sbližují základní výzkum a jeho aplikace.
Na souboru vašich tří oceněných prací s názvem Advanced Free Electron Beam Shaping with Tailored Optical Fields se v určité míře podíleli další kolegové. Jak vypadá taková týmová práce v praxi, hádáte se často?
Samozřejmě, v první řadě bych chtěla kolegům poděkovat za spolupráci. Na spolupracovníky jsem měla štěstí, protože jsou nejen chytří, ale především hrozně fajn. Nějaké ty hádky jsou přirozenou součástí tvůrčího procesu v rámci skupiny a je rozhodně lepší přít se o věcech s kolegy, kteří vás respektují, i když třeba v něčem nesouhlasí.
V týmu jsme asi všichni dost temperamentní a snažíme se prosadit svůj názor. Nakonec však to jediné, na čem záleží, je objektivní pravda a ego musí stranou. Navíc, momenty nějakého nesouladu jsou většinou ty nejzajímavější.
Všechny práce sjednocuje snaha o zlepšení vlastností elektronových mikroskopů pomocí laserových paprsků. Přesto je téma každé z nich unikátní. To znamená, že musíte víceméně současně věnovat pozornost různým možnostem aplikace jednoho principu. Není to únavné?
Širší kontext se mi na tom právě líbí nejvíc. Na začátku máme systém volných elektronů v paprsku elektronového mikroskopu. K jejich ovlivňování musíme mít vhodné nástroje. Elektron je nabitá částice, takže se nabízí klasická elektronová optika.
Elektrony však reagují i na elektromagnetické pole laserů a ty nabízejí ještě preciznější kontrolu. Hodně zjednodušeně můžeme říct, že foton z laserového paprsku narazí do elektronu a ten přejme jeho energii, hybnost, moment hybnosti atd. Podle toho pak třeba zrychlí, vychýlí se nebo se začne pohybovat po spirále.
Tenhle princip je natolik obecný, že jej můžeme snadno aplikovat na řadu věcí. S kolegy jsme se v souboru prací zabývali třeba citlivostí vůči chiralitě (geometrickým vlastnostem molekul, které nejsou ztotožnitelné se svým zrcadlovým obrazem, podobně jako levá a pravá ruka – pozn. red.) a potlačením chromatické vady. Témata sice působí izolovaně, ale ideálně by šla kombinovat a vytvořit například chirálně citlivý elektronový svazek s potlačenou chromatickou zobrazovací vadou.
Jak jste se vůbec k tomuto výzkumnému tématu dostala?
Asi jsem hlavně byla na správném místě ve správný čas. Doc. Kozák zakládal novou laboratoř ultrarychlé elektronové mikroskopie zrovna v době, kdy jsem si hledala téma doktorátu. Tehdy jsem poprvé slyšela o tom, že by bylo možné přímo „sahat“ na vlnovou funkci volných elektronů, a přišlo mi to fascinující. Po čtyřech letech na doktorátu si pořád myslím, že fyzika je opravdu krásná. Na jedné straně řešíme poměrně základní výzkum, pokládáme si otázku, jak interakce mezi fotonem a volným elektronem probíhá, ale na druhé straně je praktická aplikace na dohled, což je pro mě taky důležité. Jsem ráda, že můžu babičce říct, k čemu „je ten náš výzkum teda dobrý“.
V rámci týmové práce nepochybně sledujete výzkum v této oblasti v zahraničí. Jak si v tomto srovnání stojí ČR a naše fakulta?
Moje odpověď asi nepřekvapí. Toto téma konkrétně řeší pár skupin na celém světě a všechny jsou výborné. Konkurence je obrovská a často pracujete s pocitem, že nesmíte ani na chvíli zpomalit, protože někdo jiný na tom určitě pracuje také a publikuje to dřív než vy. Práce, kterou odvádíme, je uznávaná a na dobré úrovni, ale rozdíl ve financování je opravdu znát. Kolegové ze zahraničí mají násobně více techniky, skupiny jsou větší a je náročné s nimi držet krok.
Jaké potenciální přínosy vyplývají ze zlepšování elektronových mikroskopů?
Letos je tomu 95 let od sestrojení prvního elektronového mikroskopu (první transmisní elektronový mikroskop sestrojili Ernst Ruska a Max Knoll na Vysoké škole technické v Berlíně v roce 1931 – pozn. red.) a 100 let od publikace základních principů, které jeho realizaci umožnily (Hans Busch dokázal v roce 1926, že symetrické elektromagnetické pole funguje jako spojná čočka pro elektrony – pozn. red.). Předtím bylo úplně nepředstavitelné, že by se člověk mohl dívat přímo na atomy. Technologie se neustále vyvíjejí a dnes potřebujeme ještě lepší prostorová, časová a spektrální rozlišení. Hnacím motorem je většinou materiálový výzkum a miniaturizace.
Právě chiralita systémů je skvělý příklad. Tradičně se zkoumá optickými metodami, které jsou založené na optickém dichroizmu, kdy světlo se vzorkem interaguje podle toho, jakou má polarizaci (levotočivou nebo pravotočivou). Prostorové rozlišení těchto metod je pak dané přibližně vlnovou délkou světla a jde o stovky až tisíce nanometrů. V takovém objemu máte typicky velké množství molekul a výsledkem měření je střední hodnota za celý soubor molekul. Potenciálně bychom se mohli elektronovým mikroskopem podívat na jednu jedinou molekulu nebo jiný chirální vzorek.
Mají elektronové mikroskopy v této oblasti nějakou konkurenci, například v počítačovém modelování?
Samozřejmě, ustálené metody, které jsou uživatelsky přátelské a zaběhnuté, budou mít v průmyslu dlouho svoje místo. Spíš vnímám jako výzvu prosadit mezi ně vědeckou novinku.
Co se týče počítačových modelů, ráda bych třeba řekla, že už nemusíme nikdy nic měřit a všechno si spočteme. Ve skutečnosti je však potřeba si uvědomit, že pokud chceme něco spočíst v reálnem čase, je potřeba fyzikální realitu hodně zjednodušit a následně je nutné výpočet konfrontovat s experimentem. V současnosti například existují skvělé nástroje pro výpočet elektromagnetických polí v okolí nanostruktur a metamateriálů. Naše skupina se proto dále zabývá vývojem diagnostických metod, jak tato pole měřit a zobrazovat právě pomocí elektronů. Takže to není ani tak konkurence jako spolupráce.
Dosavadní publikace jsou určitě vynikající, jakou cestou se chcete vydat dál?
Dalším logickým krokem bude asi zahraniční stáž, abych načerpala nové zkušenosti a nápady. Pak bych se na Matfyz moc ráda vrátila.
Kudy vedla vaše cesta k fyzice a k nám na fakultu?
Věděla jsem, že se chci zabývat fyzikou už asi od páté třídy. Líbilo se mi, že fyzice a matematice jaksi přirozeně rozumím a nemusím se téměř nic učit zpaměti. Pražský Matfyz byl proto intuitivní volbou, moc jsem nad tím popravdě nepřemýšlela a podala jsem si přihlášku. Po prvních dvou týdnech studia jsem si ale myslela, že neprojdu ani prvním semestrem. Dnes jsem ráda, že jsem vytrvala. Opravdu dělám něco, co mě baví a nedovedu si představit, že bych dělala jinou práci.
Co podle vás naše škola potřebuje, aby byla ještě lepší?
Myslím si, že na Matfyzu máme velmi dobré podmínky ve srovnání s jinými českými školami, i ve srovnání s jinými fakultami UK. Co mi trochu chybělo hlavně po dobu studia, bylo nějaké to místo, kde trávit čas mezi přednáškami.
Jak vnímáte ocenění od NFBB?
Moc si toho vážím. Je to moje první větší ocenění za práci ve fyzice, takže mě velmi těší. Jsem ráda, že se moje práce komisi líbila.
Nadační fond Bernarda Bolzana funguje od roku 1999 při Matematicko-fyzikální fakultě UK. K jeho úkolům patří mimo jiné nevýdělečná podpora vědecké a pedagogické činnosti na Univerzitě Karlově v oborech fyziky, matematiky a informatiky, rozšiřování úrovně experimentálních možností a teoretických postupů nebo zprostředkování širšího mezinárodního uplatnění vědeckých výsledků dosažených v daných oborech na UK.
