Z dr. Mikołajem Lewandowskim, laureatem grantu First TEAM Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej dotyczącego wytwarzania i charakteryzacji wielofunkcyjnych, ultracienkich warstw tlenków, siarczków i azotków żelaza o unikatowych właściwościach elektronowych, katalitycznych i magnetycznych rozmawia Krzysztof Smura.
Początki jego grupy badawczej sięgają 2013 roku i realizowanych w IFM PAN projektów badawczych MNiSW Iuventus Plus oraz NCN SONATA. Wtedy w zespole pojawili się pierwsi studenci, doktoranci i młodzi doktorzy, część z których pracuje z dr. Lewandowskim do dziś. Kluczowym momentem dla tworzenia się grupy było otrzymanie przez dr. Lewandowskiego, już w Centrum NanoBioMedycznym, projektu badawczego FNP First TEAM.
- Jak Pan ocenia finansowanie nauki w Polsce?
- Finansowanie nauki w Polsce jest bardzo dobre. Mam kontakt z kolegami z innych ośrodków europejskich i większość z nich narzeka, a nam zazdrości. Dobre warunki pracy, jakie mamy w Centrum NanoBioMedycznym, miały odzwierciedlenie w odzewie z jakim spotkałem się w trakcie naboru doktorantów i młodych doktorów do pracy w projekcie – na nasze ogłoszenie zareagowało mnóstwo wartościowych młodych naukowców.
- Z Polski?
- Nie. Z Polski na jeden nabór zgłosiło się tylko kilka osób, a na drugi nie zaaplikował nikt. Tym niemniej poziom, jaki reprezentowali kandydaci do pracy w zespole, bardzo pozytywnie mnie zaskoczył. Koledzy z komisji rekrutacyjnej mówili, że mam problem, bo jest za dużo dobrych kandydatów. Wybór nie był prosty, ale dziś mogę powiedzieć, że pracuję z najlepszymi. Cieszy mnie również fakt, że mam w zespole zachowany parytet. Powiem więcej, moim zdaniem kobiety pracują lepiej od mężczyzn, aczkolwiek mężczyźni, którzy są aktualnie w moim zespole, stanowią wyjątek od tej reguły. Mam tak zaangażowany zespół, że jak czasami wychodzimy do domu wcześniej, np. o 17:00, to… mają problem z zagospodarowaniem wolnego czasu. Zespół jest i będzie międzynarodowy i wielokulturowy (Polska, Chiny, Serbia, Włochy, Rumunia, … - przyp. red.). Dodam jeszcze, że językiem oficjalnym grupy jest język angielski. Bardzo istotna jest dla mnie również interdyscyplinarność, dlatego zatrudniam zarówno fizyków, jak i chemików oraz inżynierów.
Polecamy również: Dr Graczykowski - Wielkie sprawy małych rzeczy
Dlaczego badacie tlenki, siarczki i azotki żelaza?
- Pierwiastki takie jak żelazo, tlen, siarka czy azot mają jedną ważną zaletę – występują w przyrodzie w bardzo dużych ilościach. Kryształy składające się z tych pierwiastków, np. tlenki czy siarczki żelaza, są znane od czasów antycznych – mówi dr Lewandowski. - Przykładowo magnetyt (tlenek żelaza Fe3O4 – przyp. red.) był pierwszym znanym ludziom materiałem magnetycznym. W formie litej (objętościowej – przyp. red.) materiały te są bardzo dobrze zbadane i szeroko stosowane. Jeśli jednak wytworzymy taki materiał w formie ultracienkiej warstwy, mającej grubość jednego-dwóch atomów, to jego właściwości będą zupełnie inne – mówi dr Lewandowski. Dodatkowo, podłoże na którym taką warstwę wytworzymy, może z nią bardzo silnie oddziaływać, wpływając na jej strukturę i właściwości. Typ oddziaływania będzie się zmieniał wraz ze zmianą podłoża, dzięki czemu poprzez zmianę podłoża można sterować właściwościami. To ważne z punktu widzenia rozwoju nowej elektroniki.
Czyli użyteczność tego typu materiałów dla gospodarki jest ogromna?
Nasza grupa prowadzi przede wszystkim badania podstawowe. Jeżeli coś można zaaplikować obecnie czy w ciągu kilku najbliższych lat, to nie jestem tym zainteresowany, bo nie jest to pierwszy front nauki. Mnie interesują materiały, które może zostaną zastosowane za 50 lub 100 lat, a może nigdy… W historii nauki wielokrotnie bywało tak, że odkrywano materiały, którym wróżono świetlaną przyszłość aplikacyjną, a potem okazywało się, że ich aplikacyjność, z takich czy innych powodów, była niewielka.
Badania przeprowadzacie w ultra-wysokiej próżni, dlaczego?
Jeśli chcemy badać oddziaływania pomiędzy pojedynczymi atomami czy cząsteczkami, to nie możemy sobie pozwolić na zaburzanie tych oddziaływań poprzez oddziaływanie z milionami cząstek znajdujących się w powietrzu. Powietrze wprowadza również zanieczyszczenia do materiałów, zmienia ich strukturę i właściwości. Badania prowadzone w warunkach ultra-wysokiej próżni są w pewnym sensie elitarne, bowiem pozwalają na obserwację elementarnych procesów fizycznych i chemicznych. Dzięki temu tego typu badania zaowocowały wieloma Nagrodami Nobla z Fizyki i Chemii. Dzięki dostępnej w Centrum NanoBioMedycznym nowoczesnej aparaturze badawczej, także i my mamy możliwość prowadzenia takich badań. Kwestia późniejszego zastosowania wytwarzanych przez nas materiałów wymaga przeprowadzenia szeregu kolejnych badań, np. określenia wpływu warunków atmosferycznych i zmieniających się temperatur na strukturę i właściwości danego materiału.
To w takim razie po co badania w próżni skoro i tak, koniec końców, materiał trafia na światło dzienne i jest atakowany, zmieniany, …
To nie jest tak. Nasze badania mają na celu określenie struktury i właściwości materiałów w wyidealizowanych warunkach, a także badanie elementarnych procesów fizycznych i chemicznych. Często możemy taki materiał później przykryć warstwą ochronną, na przykład kilkunanometrową warstwą złota, i wyciągnąć na warunki zewnętrzne. Taki materiał jest wtedy zabezpieczony, a część jego właściwości, np. właściwości magnetyczne, można wykorzystać. My obecnie przede wszystkim dążymy do tego, by stać się znaną w świecie grupą wykonującą badania z zakresu fizykochemii powierzchni. Wierzę, że cel ten możemy osiągnąć poprzez ciężką i systematyczną pracę.
W ramach projektu First TEAM pracujecie nad materiałami 2-wymiarowymi innymi niż powszechnie znany grafen. Czy grafen to już przebrzmiała melodia?
Poza projektem First TEAM, realizujemy również inny projekt dotyczący grafenu. Mimo, że pik popularności tego materiału już minął, wiele grup nadal go bada, przez co konkurencja w tym obszarze jest „kosmiczna”. Przykładowo, my badamy grafen wytworzony na powierzchni rutenu. Ruten jest dość drogim podłożem, a mimo to liczba publikacji, jaka pojawia się na temat grafenu na rutenie, jest prawie że nie do przetworzenia. Mamy ogromną konkurencję. O ile sam grafen jest już bardzo dobrze zbadany, o tyle oparte na grafenie materiały hybrydowe nadal są w kręgu zainteresowań. Faktem jest, że to właśnie ten materiał zapoczątkował nurt badań nad materiałami dwuwymiarowymi. W projekcie First TEAM zdecydowaliśmy się na badanie 2-wymiarowych form tlenków żelaza, siarczków i azotków żelaza. Materiały te są bardzo słabo zbadane i w tym upatrujemy naszej szansy.
Dr Mikołaj Lewandowski ukończył studia na kierunku Inżynieria Materiałowa, specjalność Nanotechnologia, na Wydziale Fizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu. Pracę doktorską realizował w Instytucie Maxa-Plancka w Berlinie (Fritz-Haber-Institut). W 2011 roku, już po powrocie do Polski, podjął pracę w Instytucie Fizyki Molekularnej PAN w Poznaniu. Od 2013 roku pracuje w Centrum NanoBioMedycznym UAM.
Obecnie zespół dr. Lewandowskiego tworzy pięciu doktorantów i jeden magistrant, a dwóch PostDoc’ów (młodych doktorów) ma dołączyć do grupy w styczniu 2019 roku. Badania naukowe grupy koncentrują się wokół wytwarzania i charakteryzacji, głównie metodami mikroskopowymi, dyfrakcyjnymi i spektroskopowymi, 2-wymiarowych (2D) materiałów na powierzchniach monokrystalicznych. Badania te prowadzone są w warunkach ultra-wysokiej próżni, tj. w wyidealizowanych „ultra-czystych” warunkach umożliwiających badanie niskowymiarowych materiałów w skali atomowej. Materiały 2D, to znaczy takie, których jeden z wymiarów to 1-2 atomy, znajdują się obecnie w kręgu zainteresowań wiodących grup badawczych na całym świecie. Jest to spowodowane unikatowymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi tych materiałów i, co za tym idzie, ich potencjałem aplikacyjnym, np. w nowej generacji układach elektronicznych.
