Fundacja na rzecz Nauki Polskiej obchodzi 25-lecie działalności. Z tej okazji zaprosiliśmy 25 laureatów naszych programów do rozmowy o tym, jak się ?robi? naukę. Co ich fascynuje? Co jest tak ciekawe i ważne w tym, czym się zajmują, że zdecydowali się poświęcić temu większą część życia? Jak osiąga się sukces?
Bohaterki i bohaterowie wywiadów to badacze, którzy reprezentują wiele odległych od siebie dziedzin, są na różnych etapach kariery naukowej i mają różnorodne doświadczenia. Łączy ich jedno ? uprawiają naukę na światowym poziomie, mają na koncie imponujące osiągnięcia, a w swoim bogatym CV ? różnego typu wsparcie od FNP. Kolejne wywiady będą ukazywać się cyklicznie na stronie FNP.
Zapraszamy do lektury!
Jak wydrukować elektrody w skali nano?
Z dr. Zbigniewem Rozynkiem i dr. inż. Filipem Grankiem, autorami technologii wytwarzania nowej generacji przezroczystych warstw przewodzących prąd elektryczny, rozmawia Aleksandra Stanisławska.
Na zdjęciu od lewej: Filip Granek i Zbigniew Rozynek. Materiały prasowe XTPL
Aleksandra Stanisławska: Spotyka się fizyk z inżynierem? czyli jak doszło do współpracy obu Panów?
Filip Granek: Nie byłoby nas tutaj, gdyby nie seria szczęśliwych zdarzeń, której sprawcą, co ciekawe, była Fundacja na rzecz Nauki Polskiej. Zbyszek i ja jesteśmy beneficjentami programu FNP Homing Plus, który zachęcał młodych polskich naukowców, którzy wyjechali za granicę, do powrotu do kraju i prowadzenia tutaj swoich badań. Udało mi się dzięki temu programowi zrealizować własny projekt dotyczący poszukiwania metod wytwarzania elastycznych ogniw słonecznych. Robiłem to we Wrocławskim Centrum Badań EIT+ po powrocie z Fraunhofer-Institut fuer Solare Energiesysteme ISE w Niemczech, gdzie pracowałem przez kilka lat. Koncepcje, które w ramach tego projektu realizowałem, zapoczątkowały u mnie pewien rodzaj odważnego myślenia, dzięki któremu robię dziś to, co robię.
Zbigniew Rozynek: Ja również, korzystając ze środków z programu Homing Plus, przyjechałem do Polski po dziesięciu latach za granicą, w tym sześciu spędzonych w Norwegii w ramach doktoratu i stażu podoktorskiego w Norweskim Uniwersytecie Nauki i Technologii. Kiedy byłem za granicą, w Polsce sporo się zmieniło. Poprawiła się przede wszystkim infrastruktura badawcza, która osiągnęła wreszcie światowy poziom. Poza tym pojawił się zastrzyk finansowy dla naukowców ze znaczącymi osiągnięciami. Dzięki środkom z FNP otrzymałem możliwość prowadzenia własnego projektu badawczego w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie. Projekt ten dotyczył opracowania nowych metod wytwarzania mikrokapsuł koloidalnych, które mogą być stosowane m.in. w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym, czy farbiarskim, np. do powolnego uwalniania substancji aktywnych. Do wytwarzania i badania właściwości owych mikrokapsuł wykorzystywałem różne zjawiska fizyczne. Cześć tych zjawisk, dotycząca samoporządkowania mikro- i nanocząstek, wykorzystujemy dziś w XTPL. Zatem projekt realizowany w ramach FNP oraz poprzednie projekty realizowane w Norwegii w sposób pośredni przyczyniły się do powstania technologii obecnie realizowanej w XTPL. Dogłębne zrozumienie zjawisk fizycznych umożliwiło skuteczne przeprowadzenie badań podstawowych w naszej firmie, na których opiera się nasza dzisiejsza technologia.
A co sprawiło, że Panowie się spotkali?
FG: Poznałem Zbyszka na szkoleniu, które zorganizowała FNP. Było to szkolenie Fast Track w ramach programu SKILLS, skierowane do naukowców, którzy mają zalążek nowej technologii i myślą o komercjalizacji wyników swoich badań. Jeszcze kilka lat temu w Polsce nie było oczywistej ścieżki dla ludzi, którzy obok zdobywania stopni naukowych i przygotowywania publikacji chcą też prowadzić pracę nad komercjalizacją swoich technologii. Fast Track było niezwykle inspirującym spotkaniem, pełnym otwartości, dzielenia się ideami i pozbawionym znamion rywalizacji. Obaj pojechaliśmy tam z pomysłami ? każdy z własnym ? o których sądziliśmy, że mają szansę powodzenia rynkowego. Kiedy jednak zaczęliśmy wspólnie drążyć temat, okazało się, że na styku naszych kompetencji pojawiła się zupełnie nowa wartość: idea stworzenia wspólnego projektu, innego niż te dwa, które chcieliśmy pierwotnie rozwijać.
ZR: Nie mieliśmy pojęcia, że dziedziny, którymi się do tej pory niezależnie od siebie zajmowaliśmy, mogą ze sobą współdziałać. Klimat tego szkolenia był jednak taki, że poczuliśmy, iż bardzo chcemy coś zrobić, zmienić. Przy wieczornym piwie urządziliśmy sobie burzę mózgów i wówczas nakreśliliśmy na kartce bardzo wstępny pomysł tworzenia ultracienkich elektrod nową metodą, łącząc wiedzę z różnych obszarów nauki.
Na styku jakich kompetencji pojawił się ten wspólny projekt?
FG: Świetnie się uzupełniamy. Zbyszek jest fizykiem, który od wielu lat zajmuje się badaniami podstawowymi z zakresu fizyki materii miękkiej. Moją domeną jest elektronika i inżynieria materiałowa, mam też doświadczenie we wdrażaniu i patentowaniu wynalazków (około 30 patentów i zgłoszeń patentowych na koncie). Mamy więc w tym tandemie badania podstawowe, które przesuwają granice poznania świata, a z drugiej strony badania aplikacyjne, które poszukują zastosowań dla badań podstawowych. Wynikła z tego zaskakująca dla nas obu synergia.
ZR: Specjalizuję się w fizyce cieczy, emulsji oraz wykorzystaniu zewnętrznych pól elektrycznych i magnetycznych do porządkowania cząstek w obrębie tych cieczy. Innymi słowy, nakłaniam różnymi metodami cząstki zawieszone wewnątrz zawiesiny koloidalnej do układania się w określone struktury. Porządkuję w ten sposób niewielkie cząstki, dostosowując je do swoich potrzeb.
FG: Jestem zwolennikiem wykorzystania energii słonecznej na Ziemi. Moje badania skupiają się wokół tego, jak z prostych, tanich i dostępnych powszechnie materiałów zbudować efektywne ogniwa słoneczne. Takimi efektywnymi metodami są metody drukowania nowoczesnej elektroniki. A ultraprecyzyjne drukowanie, takie jak rozwijamy w XTPL, idealnie wpisuje się w obszar moich dotychczasowych naukowych zainteresowań.
W jaki sposób obie te dziedziny mogą być wykorzystane do stworzenia transparentnych elektrod?
ZR: Jestem w stanie wykorzystać umiejętność porządkowania cząstek w cieczy do układania ich w bardzo cienkie linie przewodzące. Takie przewodzące linie mogą być wykorzystane np. w ogniwach słonecznych czy w wszędzie tam w obrębie elektroniki, gdzie potrzebne są niezwykle cienkie, niewidoczne dla oka elektrody, a więc np. w wyświetlaczach czy ekranach dotykowych.
FG: To, co Zbyszek robił do tej pory w skali makro, postanowiliśmy przenieść do skali nano i takie bardzo precyzyjnie uporządkowane przez niego struktury przewodzące położyć na ogniwie słonecznym. Pomyślałem, że umożliwi to powstanie nowej metody drukowania nanomateriałów, dającej niespotykaną do dziś na świecie precyzję druku. I to spostrzeżenie było takim punktem początkowym na drodze XTPL. Im drobniejsze są elektrody, które odprowadzają z ogniwa wytwarzany przez nie prąd, tym całość jest bardziej wydajna. A my właśnie potrafimy stworzyć wyjątkowo drobną i gęstą sieć tych drucików przewodzących. Podobny mechanizm występuje w przypadku wyświetlaczy: prąd doprowadzany jest do nich za pomocą elektrod, które nie mogą zacieniać uzyskiwanego obrazu, by niezakłócony docierał do naszych oczu. My tworzymy elektrody tak cienkie, że stają się bardzo transparentne dla widzialnego światła. W dodatku potrafimy to robić potencjalnie tanią, powtarzalną metodą.
Istnieją przecież materiały, z których wytwarza się transparentne elektrody do wyświetlaczy i ogniw słonecznych. Dlaczego metoda stworzona przez Panów ma być od nich lepsza?
FG: Używane dziś do tego celu materiały mają swoje poważne ograniczenia, a nasza metoda może je wyeliminować. Powszechnie stosowany obecnie tlenek indowo-cynowy ma krystaliczną strukturę, wskutek czego traci swoje własności podczas wyginania. Nie można więc wykorzystać go np. w wyświetlaczach elastycznych. Dodatkowo cena indu jest wysoka, a globalne zasoby tego surowca w znacznym stopniu kontrolowane są przez jeden kraj ? Chiny. Dlatego wiele ośrodków badawczych na świecie stara się opracować metodę zastąpienia indu łatwiej dostępnymi materiałami. My obecnie eksperymentujemy ze srebrem będącym świetnym przewodnikiem, a przez nas uporządkowanym w niewidzialną dla ludzkiego oka siateczkę. Poszukujemy też alternatywnych, tańszych materiałów.
ZR: Elektrody indowo-cynowe tworzą ciągłą warstwę pokrywającą ogniwa słoneczne niejako ?dywanem?. My tworzymy siatkę pojedynczych linii srebrnych, które zapewniają odpowiednie dla wielu zastosowań przewodnictwo elektryczne i transparentność.
Jak cienkie są elektrody, które Panowie wytwarzają?
ZR: Udało nam się wyprodukować druciki o przekroju do 400 nanometrów (nm). Do wielu zastosowań nie jest potrzebna aż taka miniaturyzacja i sądzę, że doskonale wówczas sprawdzą się elektrody o szerokości nieco większej, tj. około 1 mikrometra (?m) [1 ?m = 1000 nm ? przyp. autora]. Pokonanie bariery jednego mikrometra było naszym dużym sukcesem i jednym z kroków milowych.
FG: To jest skok kwantowy względem obecnie stosowanych metod, takich jak druk cyfrowy, sitodruk czy inkjet printing. Bardzo trudno tym metodom zejść poniżej rozdzielczości 20-50 ?m.
To znaczy, że dysponują Panowie maszyną do druku elektrod w skali nano?
FG: O szczegółach technicznych tego zagadnienia nie chcemy mówić za dużo, bo w tym tkwi istota naszego wynalazku. Oczywiście proces druku wygląda u nas inaczej niż przy zwykłym druku. Mogę tylko powiedzieć, że nie wymaga on nadzwyczajnych warunków i nakładów w rodzaju specjalnego clean roomu. My skalę precyzji nano jesteśmy w stanie osiągnąć bez ?kosmicznych? fartuchów czy rękawic bezpyłowych. Pierwsze nasze wydruki w zadowalającej nas jakości robiliśmy w garażu na obrzeżach Wrocławia, gdzie pod biurkiem przechadzał się kot. I na tym właśnie polega piękno naszej metody: osiągamy świetne wyniki przy niskich nakładach. Stoi za tym po prostu doskonały pomysł.
Czy wciąż pracują Panowie w garażu pod Wrocławiem?
FG: Już nie, ale do niedawna to było nasze centrum wszechświata. Wynajmowaliśmy szeregówkę z garażem, która była naszym biurem, laboratorium i hotelem. Zbyszek mieszkał w Warszawie, a Sebastian Młodziński, trzeci ze współzałożycieli naszej firmy XTPL i jej prezes, mieszkał z kolei w Krakowie.
ZR: To było bardzo start-upowe, iście w amerykańskim stylu. Życie toczyło się wokół garażu, w którym czasem coś wybucha, innym razem śmierdzi. Na pierwszym piętrze mieliśmy ?salkę konferencyjną?, obok niej naszą sypialnię. To ostatnie było konieczne, bo spotykaliśmy się na kilka tygodni i pracowaliśmy ciągiem, łącznie z weekendami, po 16 godzin na dobę.
FG: Od września tego roku mamy siedzibę we Wrocławskim Centrum Badań EIT+, świetnie wyposażonym kampusie wysokich technologii. Mamy tam dostęp do zaawansowanej aparatury, na którą mała firma, taka jak nasza, nigdy samodzielnie nie mogłaby sobie pozwolić. Mamy tam też dostęp do ekspertów z innych dziedzin. Zbudowaliśmy zespół 15 osób, które pracują w naszym nowym laboratorium. Sześć spośród nich ma doktoraty i pracowała za granicą, ale wybrała naszą firmę XTPL jako miejsce, w którym można się swobodnie rozwijać.
W jaki sposób udało się Panom zdobyć fundusze na rozwój własnej firmy?
FG: Poszukiwanie pierwszego inwestora z niczym więcej niż z kartką papieru, na której zanotowaliśmy nasz pomysł w ręku, nie było sprawą łatwą. Udało nam się spotkać na swojej drodze inwestora, Konrada Pankiewicza, który uwierzył w nas i wyłożył pieniądze na stworzenie laboratorium w garażu i zbudowanie układu eksperymentalnego potwierdzającego możliwość tak precyzyjnego drukowania. Konrad jest obecnie członkiem naszego zespołu, szefem rady nadzorczej i doradcą biznesowym. A potem udało nam się zdobyć finansowanie z funduszu inwestycyjnego dla początkujących start-upów działających w zakresie wysokich technologii. Tych środków wystarczyło nam na dobre pół roku prac badawczych i zgłoszenie patentowe, a potem po osiągnięciu założonych wyników postaraliśmy się o dużo już większe środki na rozwój projektu. Zależało nam na tym, żeby pozyskać polski kapitał, i to się udało. Od naszych inwestorów pozyskaliśmy prawie 4 mln zł, mamy dotację na prace badawczo-rozwojowe z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju na poziomie 10 mln zł. Ten budżet pozwala nam rozwinąć skrzydła i naprawdę ambitnie iść do przodu z tym, co robimy.
Jak blisko są Panowie wdrożenia swojego rozwiązania?
FG: Rozważamy pierwsze eksperymentalne wdrożenia naszej technologii na rynku polskim, co byłoby korzystne, i od strony logistycznej, i od strony akceptacji pewnego ryzyka. Mamy niewątpliwie dużą przewagę nad konkurencją, bo nasza technologia druku jest tania, szybka, powtarzalna, ultraprecyzyjna i może być stosowana na dużą skalę. Interesują się nią już producenci ogniw słonecznych, wyświetlaczy czy maszyn do drukowania. Rozmawiamy m.in. z chińską firmą Trina Solar, największym producentem ogniw słonecznych na świecie czy amerykańskim koncernem Dupont, który dostarcza materiałów do produkcji ogniw. Drukowanie struktur mających przekrój poniżej 1 ?m otwiera też wiele innych drzwi ? mamy dziś zapytania pod kątem zastosowań militarnych, niepowtarzalnych zabezpieczeń banknotów czy papierów wartościowych.
A co z prowadzoną przez Panów działalnością naukową? Musiała ustąpić miejsca firmie?
ZR: Ja nadal jedną nogą jestem w sieci akademickiej, gdzie rozwijam fizykę mikrokapsuł. Mam znaczące osiągnięcia w tej dziedzinie ? kilkanaście prac naukowych, a wśród nich dwie publikacje w czasopismach grupy ?Nature?, dzięki którym otworzyłem nowe obszary w tej dziedzinie nauki i uważam, że warto je eksplorować. Będę starał się równolegle pracować naukowo i działać biznesowo tak długo, jak będę czuł, że radzę sobie z tym bez straty dla którejś ze stron.
FG: Jako lider i największy udziałowiec tego projektu od początku wiedziałem, że nasze przedsięwzięcie uda się tylko wtedy, kiedy włożę w niego całe serce, nie rozdrabniając się na inne działania. Dość szybko, choć z bólem, odciąłem się od kariery akademickiej. Być może przyjdzie taki moment, że powrócę do pracy naukowej. Kto wie.
A jak wyobrażają sobie Panowie przyszłość Waszej firmy?
FG: Jako spółka chcemy stać się dostawcą urządzeń do precyzyjnego drukowania nanomateriałów na rzecz m.in. branży ogniw słonecznych i wyświetlaczy. Badamy też nowe materiały, które można drukować, wykorzystując naszą metodę. Staramy się eksplorować kolejne branże, w których nasze rozwiązania mogą okazać się przydatne. Chcemy nie tylko dostarczać narzędzia do drukowania nanostruktur ? drukarki i unikalny tusz ? ale też uruchomić samodzielną produkcję komponentów, które możemy wytwarzać w oparciu o naszą technologię. Chciałbym, żeby XTPL uniknęła losu małej firmy działającej lokalnie, tylko w dłuższej perspektywie stała się spółką zatrudniającą kilkudziesięciu wybitnych naukowców i inżynierów, która znajdzie miejsce na globalnej scenie wysokich technologii. Głęboko wierzę w to, że w Polsce możliwe są takie działania. I jestem bardzo wdzięczny FNP za to, że nam je umożliwiła, dostarczając nam wiedzę biznesową potrzebną do rozkręcenia tego przedsięwzięcia i dając nam sygnał, gdy pracowaliśmy za granicą, że jesteśmy mile widziani w tym kraju i możemy tu znaleźć swoje miejsce. To nam się właśnie udało.
Dr inż. Filip Granek, współzałożyciel i dyrektor naukowo-technologiczny w firmie XTPL, laureat programu Fundacji HOMING PLUS (2011).
Dr Zbigniew Rozynek,współzałożyciel i główny członek zespołu technologicznego firmy XTPL, laureat programu HOMING PLUS (2013).
Przeczytaj także: