25 rozmów na 25-lecie Fundacji. Fundacja na rzecz Nauki Polskiej obchodzi w tym roku 25-lecie swojej 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!
Trudności mogą być przyjemne
Z prof. Markiem Sanociem, chemikiem i fizykochemikiem, rozmawia Anna Mateja
ANNA MATEJA: Kiedy po raz pierwszy pomyślał Pan, że naukowe poznawanie świata jest na tyle ciekawe, że warto tym wypełnić życie?
MAREK SAMOĆ: W liceum, gdy w kółku chemicznym przeprowadzaliśmy pierwsze proste eksperymenty, które polegały np. na wykrywaniu poszczególnych jonów czy obserwacji zmian koloru albo stanu skupienia substancji. Badania, jak efekty zgadzają się z przewidywaniami, pobudzały wyobraźnię i dopingowały do kolejnych doświadczeń czy sięgania po książki naukowe. Byłem już studentem Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej, kiedy stwierdziłem, że tak naprawdę najbardziej interesuje mnie ilościowe podejście do chemii i wybrałem za przedmiot szczególnych naukowych dociekań chemię fizyczną.
Fizyka, chemia czy biologia, choć każda na swój sposób, opowiadają o świecie, który daje się poznać doświadczalnie. Klasyczna chemia zajmuje się przeprowadzaniem reakcji i obserwowaniem wywoływanych zmian, co umożliwia produkowanie nowych materiałów. W biologii obserwacja tych procesów jest jeszcze bardziej interesująca, bo skomplikowana przez to, że zachodzą one w żywych organizmach. Fizyka z kolei opisuje świat używając narzędzi matematycznych, w czym współczesna chemia jest do niej podobna. Chemia fizyczna, którą się zajmuję, pozwala nawiązywać do każdej z tych dziedzin. Używa przecież narzędzi fizyki do opisu materii i procesów chemicznych, a efekty dociekań niejednokrotnie dotyczą organizmów żywych.
Przedmiotem Pana zainteresowań są ciekawe efekty optyczne, wykorzystywane m.in. w diagnostyce medycznej czy telekomunikacji. Zastosowań Pana prac jest właściwie tyle, że powinnam zapytać, dlaczego praca na uczelni okazała się ciekawsza, niż w laboratorium przemysłowym?
Ale niektóre firmy też posiadają bardzo dobre pracownie i prowadzą badania na wysokim poziomie. Fakt, że ich celem jest bezpośrednie zastosowanie praktyczne, czyli rozwiązanie konkretnego problemu, w niczym nie umniejsza znaczenia tworzonej tam nauki. Tym bardziej, że badacze pracujący dla przemysłu uzyskują wiele wyników o kapitalnym znaczeniu dla poszerzenia wiedzy podstawowej. Z drugiej strony, każdemu chyba, kto pracuje w nauce, zależy na tym, by jego wyniki miały znaczenie, czyli przełożyły się na zastosowanie.
Po studiach nie znalazłem się jednak w przemyśle, ponieważ jeszcze przed uzyskaniem dyplomu rozpocząłem prowadzenie badań na uczelni w ramach studenckiego ruchu naukowego. Zajmowałem się właściwościami elektrycznymi kryształów molekularnych, bo był to temat badawczy grupy z Instytutu Chemii Organicznej i Fizycznej, w której się znalazłem. Jej szefem był prof. Krzysztof Pigoń, jeden z twórców wrocławskiej szkoły fizykochemii organicznego ciała stałego i wspaniały uczony, który zgromadził wokół siebie wielu znakomitych naukowców i dydaktyków. Wszyscy oni bardzo mi imponowali. Podobnie, jak dziedzina, którą się zajmowali, mimo że zgłębianie tajemnic chemii fizycznej, obficie korzystającej z narzędzi matematyki i fizyki, łatwe nie jest. Potraktowałem to jak wyzwanie – zmierzyć się z tematyką uważaną za skomplikowaną. Z czasem okazało się, że przy takim nastawieniu trudności stają się przyjemne.
Brak aparatury, której uczelnia nie ma za co kupić, to jednak trudność innego rodzaju. Kiedy po raz pierwszy zetknął się Pan z laserem, który okazał się na tyle intrygujący, że ukierunkował Pana pracę badawczą na wiele lat?
W 1979 r. wyjechałem na staż podoktorski do National Research Council Canada w Ottawie. Chciałem poszerzyć zakres badań, które prowadziłem na Politechnice Wrocławskiej o eksperymenty u nas niewykonalne ze względu na brak odpowiedniej aparatury. Ale na miejscu poznałem lasery i… zakochałem się w możliwościach, jakie dają naukowcowi. Używałem ich do rozmaitych badań, ale przede wszystkim do tych, które dotyczą oddziaływań światła laserowego z materią, dociekając ich następstw i możliwości wykorzystania. Tematem mojej pracy habilitacyjnej przedstawionej w 1985 r., opierającej się na badaniach przeprowadzonych w Ottawie, było fotoprzewodnictwo, czyli zmiana przewodnictwa elektrycznego materiału pod wpływem promieniowania świetlnego.
Odezwały się w Panu jakieś kompleksy w konfrontacji z wiedzą i doświadczeniem kanadyjskich kolegów?
Żadne, bo byłem dobrze przygotowany do współpracy z nimi. Co zawdzięczam moim mistrzom z Politechniki Wrocławskiej, którzy uczyli mnie, czym jest metoda naukowa. Czyli: jak przeprowadzać eksperymenty, jak sprawdzać uzyskane wyniki, jak zachowywać jednocześnie krytycyzm i pokorę względem wyników własnych oraz tych otrzymanych przez innych naukowców. Oni też wpoili we mnie uczciwość naukową, potrzebę ustawicznego czytania i gromadzenia informacji na interesujący temat. Wreszcie: pracując we wrocławskim zespole, uczyłem się niełatwej współpracy między ludźmi niesłychanie ambitnymi, którzy jednak muszą pozostać wobec siebie uczciwi i lojalni. Do Kanady wyjechałem jako ukształtowany naukowiec, który znalazł się tam nie po to, żeby się dowiedzieć, jak uprawiać naukę, ale żeby prowadzić badania eksperymentalne na takim poziomie, na jakim w Polsce to nie było możliwe.
Prof. Marek Samoć, fot. One HD
Z Kanady wrócił Pan w 1980 r., a następny dłuższy wyjazd na Zachód – tym razem do Dartmouth College w USA – był Panu pisany dopiero w 1987 r. W nauce to cała epoka…
Już mówiłem: lubię wyzwania. Zaległości w znajomości aparatury i możliwości pomiarowych, związanych np. z upowszechnieniem komputerów osobistych, nadrabiałem z niekłamaną przyjemnością. Lata 80. były przecież w Polsce niełatwe. Do trudności związanych z wyjazdami zagranicę (znalazłem się na tzw. czarnej liście naukowców z Politechniki Wrocławskiej, którym władze odmawiały wydania paszportu), dochodziły uciążliwości dnia codziennego (choćby związane ze zrobieniem podstawowych zakupów w sklepie). I po tym wszystkim ląduję w Dartmouth College w Nowej Anglii, gdzie mogę pracować naukowo na pełnych obrotach, używając laserów i komputerów, a życie codzienne jest łatwe i przyjemne.
Półtora roku później przeniosłem się na State University of New York w Buffalo, gdzie miałem do dyspozycji więcej nowoczesnych układów laserowych niż w Dartmouth College. A tematyka badawcza – optyka nieliniowa (zjawiska, w których własności optyczne materiału zależą od padającego na nie światła) – była kontynuacją prowadzonych już wcześniej prac. W czerwcu 1989 r. zdecydowałem się jednak wrócić do Polski, bo uważałem, że po tzw. wyborach kontraktowych tu też może być ciekawie. Ale za namową mojego amerykańskiego szefa, prof. Parasa N. Prasada, jeden semestr w roku zgodziłem się spędzać u niego, prowadząc tam badania.
Właściwie miał Pan idealne warunki do pracy. Australia, dokąd wyjechał Pan w 1991 r., była kolejnym etapem w karierze naukowej?
W Canberze znalazłem się jako 40-letni emigrant, kolejny raz rozpoczynając życie od zera. Dosłownie. Jeszcze będąc w USA, nim w Polsce pojawiła się jakakolwiek nadzieja na zmiany, złożyłem w ambasadzie Australii podanie o wizę emigracyjną. Chciałem w Australii nie tylko pracować naukowo, ale przenieść tam całe swoje życie. Rozpatrywanie dokumentów trwało na tyle długo, że otrzymałem wizę dopiero w 1991 r. Miałem trzy miesiące na to, by się pojawić w moim nowym kraju, inaczej decyzja o przyznaniu wizy zostałaby anulowana. I powiedziałem sobie: „czemu nie? Przecież lubię wyzwania”. Mimo że lądując w Australii, nie miałem nawet perspektyw zatrudnienia tam jako naukowiec.
Jak wyglądał punkt startu?
Sprawdziłem, kto na Australijskim Uniwersytecie Narodowym w Canberze zajmuje się dziedziną zbliżoną do moich zainteresowań. W taki sposób, kilka dni po przyjeździe, odwiedziłem prof. Barryʼego Luthera-Daviesa, szefa Centrum Fizyki Laserowej na tym uniwersytecie. Wypytał mnie bardzo wnikliwie o dotychczasową pracę, publikacje, zainteresowania, doświadczenie zawodowe. Na koniec pozwolił pracować u siebie jako wolontariusz. Rozumieliśmy się znakomicie i pod względem naukowym mieliśmy ze sobą wiele wspólnego, tak że dość szybko zacząłem otrzymywać wynagrodzenie za swoją pracę. A zaledwie kilka miesięcy po naszym pierwszym spotkaniu uzyskaliśmy grant na badania i uniwersytet mógł mnie zatrudnić. Mam jednak szczęście w życiu…
Mocno Pan szczęściu pomagał. W Canberze pracował Pan do 2008 r. i to było bardzo owocne 17 lat, m.in. dlatego, że poszerzył Pan zainteresowania naukowe o nanofotonikę – dziedzinę, która bada oddziaływanie światła z obiektami materialnymi o rozmiarach od jednego do stu nanometrów.
Fascynacja nanofotoniką pojawiła się jednak nie w Australii, ale za sprawą częstych wyjazdów z Canberry do Buffalo, po 2000 r. To tam się przekonałem, że oddziaływanie światła na struktury materii wielkości nanometra – czyli jednej milionowej milimetra – jest inne, m.in. może być bardziej intensywne. Bo też świat w rozmiarach nano jest nieraz diametralnie różny od tego w skali mikro. Nieprzypadkowo mówimy o istnieniu nanoscience.
Na czym polega specyfika nanorzeczywistości?
Wszystko sprowadza się do fizyki. Rozpatrując strukturę materii, okazuje się, że oddziaływania światła z materią się zmieniają, jeżeli skala, w jakiej zachodzą, zmniejszy się np. do kilku nanometrów. Dlatego mówimy o tzw. efekcie rozmiarowym. Dla jego uzyskania potrafimy wytworzyć nanocząstki rozmaitych rozmiarów z tego samego materiału, które zachowują się w odmienny sposób, mają np. różne kolory, dzięki czemu potrafimy dopasować właściwości badanego materiału do pożądanego zastosowania. Wyniki tego rodzaju badań mogą być wykorzystywane, m.in. w telekomunikacji (czym przede wszystkim zajmowałem się podczas 17 lat spędzonych w Canberze, badając możliwości przesyłania, kształtowania i przełączania sygnałów optycznych). Ale także w diagnostyce i terapii medycznej.
Przykładem takiego zastosowania jest np. terapia fotodynamiczna. W uproszczeniu polega ona na tym, że światłem laserowym o odpowiedniej długości fali aktywujemy dawki leku, tzw. fotouczulacz, wprowadzony uprzednio w sąsiedztwo komórek nowotworowych. Ważną rolę w tym procesie odgrywają cząsteczki tlenu, które przez oddziaływanie z fotouczulaczem stają się bardziej aktywne (przybierają postać tzw. tlenu singletowego) i są w stanie zabijać komórki rakowe. Gdzie w tym wszystkim jest miejsce dla fizykochemika, który specjalizuje się w badaniach oddziaływania światła z materią? Otóż w tym, żeby znaleźć materiał o poszukiwanych właściwościach, zaproponować odpowiedni sposób pobudzenia go światłem i zoptymalizować przebieg oddziaływania światła z materią.
W taki sposób badania podstawowe służą rozwiązaniu konkretnego problemu. Pytanie, czy badać materiał X, który niczym się nie różni od innych, czy Y, o którym wiadomo, że potencjalnie mógłby zostać wykorzystany jako lek czy fotouczulacz, rozstrzyga się samo. Nasze badania wciąż mieszczą się w zakresie badań podstawowych, mimo że ich wyniki mają odniesienia, czasami zupełnie bezpośrednie, do konkretnych zastosowań.
W badaniach zmierzających do wytworzenia nowych ogniw słonecznych strategia jest ta sama?
Tak, zagadnienia są zbliżone z punktu widzenia podstaw fizycznych, tzn. podobnych materiałów można użyć w diagnostyce czy terapii medycznej opartej na oddziaływaniu światła z materią, jak w procesach konwersji energii słonecznej. Tyle że w drugim przypadku celem jest uzyskanie materiału, który pozwoli na efektywną konwersję światła słonecznego w prąd elektryczny. Powodzenie przedsięwzięcia zależy od jakości materiału i struktury urządzenia, w którym ma on być czynnikiem aktywnym. Znowu: badanie oddziaływanie światła z materiałami dla optymalizacji procesu konwersji energii słonecznej to nic innego, jak badania podstawowe. Przybliżają nas one bowiem do zrozumienia podstaw fizycznych zjawiska.
Można się zajmować każdym tematem, ale w moim przekonaniu ostateczny wybór dobrze poprzedzić pytaniami: dlaczego mnie to interesuje? Co ma być celem badań? A może mógłbym się zająć tematem, za którym stoi konkretna ludzka potrzeba, której nie zaradzimy bez uzyskania wiedzy naukowej?
Prof. Marek Samoć, fot. One HD
Zadał Pan sobie pytanie: „po co?”, kiedy w 2008 r. zdecydował się wrócić do Polski?
Jak najbardziej. Chciałem się podzielić doświadczeniem zdobytym podczas ponad dwóch dekad pracy w laboratoriach w USA i w Australii. Propozycja kolegów z Politechniki Wrocławskiej, bym został dyrektorem Instytutu Chemii Fizycznej i Teoretycznej, to była dobra okazja, by wykorzystać to, co umiem, w kraju. W pewnym sensie znowu musiałem zaczynać od zera i to też mi się podobało, że zamiast rutyny, jaka w pewnym momencie życia może się pojawić, mierzę się z kolejnym wyzwaniem.
Kilka miesięcy po powrocie zostałem laureatem programu WELCOME, uruchomionego w Fundacji na rzecz Nauki Polskiej dla naukowców powracających z zagranicy. I otrzymałem ponad sześć milionów złotych na założenie własnego zespołu badawczego. Doświadczenia zdobyte podczas pracy na Australijskim Uniwersytecie Narodowym okazały się wówczas przydatne o tyle, że zdawałem sobie sprawę, jak wiele zalet ma dynamiczna organizacja pracy. Tam do każdego realizowanego projektu był tworzony osobny zespół, którego skład był zależny od jego potrzeb. Tyle że poszczególne projekty się zazębiały. Co też ważne, część prac prowadziliśmy w ramach Kooperatywnego Centrum Fotoniki, które współtworzyły uczelnie i firmy takie, jak m.in.: Siemens, ABB, IBM. W Polsce struktura zespołu badawczego jest bardziej sztywna.
Rozmawiając w trakcie rekrutacji z kolejnymi kandydatami na współpracowników, zwracałem uwagę nie tylko na ich dotychczasowe doświadczenia zawodowe, liczbę publikacji, wyniki przedstawiane na konferencjach czy zagraniczne staże. O biegłej znajomości języka angielskiego nie wspominam, bo to język roboczy tej dziedziny naukowej. I konieczność, biorąc pod uwagę, że w zespole znaleźli się także obcokrajowcy i często gościmy naukowców i studentów z zagranicy. Szukałem w ludziach entuzjazmu.
Skąd Pan wie, że rozmawia z entuzjastą, który ma pomysł na swoje bycie w nauce?
Pytałem, czy wiedzą, w jaki projekt się angażują, jakie wymagania stawia przed nimi bionanofotonika, jakie znają publikacje na ten temat. Ale interesowało mnie też, na ile kandydaci byli samodzielni w wyborze tematów prac naukowych. Czy pochodziły one tylko od promotora, więc oni de facto kontynuowali jego pracę? To może być nawet twórcze, ale nie świadczy o samodzielności, a naukowiec nie może jej nie posiadać. Zawsze bardziej cenię te osoby, które w trakcie wykonywania pracy zmieniły koncepcję narzuconą przez promotora, zrobiły coś po swojemu. Albo pojechały zagranicę, skąd przywiozły świeże pomysły, później twórczo włączone do prowadzonych badań. Albo takie, które lubią dodatkowe wyzwania i np., jako studenci, zapisują się na wykłady z chemii fizycznej (przedmiotu samego w sobie trudnego), prowadzone po angielsku, by poznać fachową terminologię. Nawiasem mówiąc: sam to zaproponowałem na wydziale i widzę, że warto było, bo dzięki temu poznałem wielu ambitnych młodych ludzi. Chciałem, żeby moi współpracownicy byli dociekliwi. To powinność naukowca – więcej, każdego wykształconego człowieka – uparcie dociekać, jak jest naprawdę. Na każdym etapie własnego rozwoju warto też pytać samego siebie: czy to, czym się zajmuję, jest właśnie tym, w czym mogę osiągnąć istotne wyniki?
W zespole zawsze najważniejsi są ludzie. Od tego, czy potrafimy się wspierać, czy jesteśmy wobec siebie lojalni, ale też od siły przekonania, że razem możemy więcej, niż każdy z nas z osobna, zależy, czy zespół jest w stanie wykorzystać swoje możliwości. I odnieść sukces. Ambicje i konkurencja między ludźmi pojawią się w nieunikniony sposób, ale jeżeli członkowie zespołu są przekonani co do wartości, o których mówiłem przed chwilą, można je opanować.
Co udało się Wam jako zespołowi osiągnąć?
Rozpoczynając pracę w Polsce, ambitnie założyłem, że uda mi się kupić wystarczająco dużo dobrej aparatury, aby nie tylko kontynuować badania z Canberry (dotyczyły oddziaływania światła laserowego z materią), ale je poszerzyć. I to się udało. Przede wszystkim za sprawą programu WELCOME, który przewidywał możliwość przeznaczenia części grantu na inwestycje aparaturowe. Dzięki temu możemy wykorzystywać w badaniach światło laserowe o krótkich impulsach – o długości stu femtosekund (to jedynka na trzynastym miejscu po przecinku!) – co pozwala obserwować pewne efekty ciekawe zarówno z punktu widzenia podstawowej fizyki i chemii, jak ich zastosowań.
Po siedmiu latach badań nad materiałami dla nanofotoniki staliśmy się grupą rozpoznawalną na świecie. Otrzymujemy sporo propozycji współpracy i próbki do badań z laboratoriów z wielu krajów, m.in. z Francji, Niemiec, Chin, Tajwanu, USA, Australii, także z Polski. A przecież są to badania i trudne, i kosztowne, więc to nie musiało się udać, gdy w 2008 r. pakowałem się w Australii, mając w głowie ambitne plany tego, co chcę robić we Wrocławiu.
Więc kiedy otrzymał Pan wyróżnienie MISTRZ, to…
To pomyślałem, że to jest uznanie – niesłychanie przyjemne – tego, że zrobiliśmy coś ciekawego. A także, że życiowa zmiana z 2008 r., kiedy zdecydowałem się wrócić do Polski, miała sens. Powiem szczerze: jestem zaskoczony tym wszystkim. Że mimo ryzyka, poszło aż tak dobrze.
Trochę osiągnięć już się nazbierało: w 2015 r. Nagroda Prezesa Rady Ministrów, w 2016 – Wrocławska Nagroda Naukowa.
Ale najważniejszy jest zespół! Mam już dwóch współpracowników po habilitacji, wypromowałem w Polsce siedmiu doktorów, z których trójka nadal jest w moim zespole. Pracuje z nami obecnie pięciu doktorantów, a w prace zespołu w ciągu minionych siedmiu lat angażowała się masa studentów. Zresztą temat subsydium profesorskiego MISTRZ pojawił się u nas za sprawą jednego z ówczesnych doktorantów, który zaobserwował, że światło lasera silnie oddziałuje na tzw. włókna amyloidowe – to specyficzna forma białka powstająca w płynie mózgowym podczas chorób neurodegeneracyjnych (Alzheimera, Parkinsona, gąbczastego zwyrodnienia mózgu). Zastanowiło mnie, że pewne agregaty białkowe tak silnie oddziałują ze światłem laserowym i uznałem, że warto przyjrzeć się samemu oddziaływaniu światła z rozmaitymi typami agregatów. Być może uda się to jakoś wykorzystać? Na razie jesteśmy na początku drogi i, powiem szczerze, niewiele jeszcze z tego rozumiemy. Ale grant z FNP był nieocenionym wsparciem dla rozpoczęcia prac nad tym tematem, który jest równie pasjonujący, jak niepewny. Nie wiemy przecież, co nas czeka na końcu pracy. Dalsze dociekania? Metoda wczesnego wykrywania choroby Alzheimera? A może nic? Porażki też nie mogę wykluczyć.
To ryzyko Pana nie peszy?
Nie, bez ryzyka nie ma nauki.
Prof. MAREK SAMOĆ (ur. 1951 w Kaliszu) jest kierownikiem Katedry Inżynierii i Modelowania Materiałów Zaawansowanych na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej. Laureat programów FNP: WELCOME (2008) i MISTRZ (2013).
Przeczytaj także: