Jest tak samo pasjonatem kawy, jak i nauki. Jeśli też kochasz kawę, możesz spotkać go w jednej z kawiarni w Libercu. W nich, i nie tylko w nich, lubi smakować różne rodzaje pochodzące z całego świata. Do jego ulubionych należą kawy z Panamy, Timoru Wschodniego czy Tanzanii. "Moje badania, które obejmują wykorzystanie laserów do kształtowania materii w nanoskali, można również powiązać z kawą. Na przykład metoda fragmentacji laserowej, której używam w tym celu, może być również stosowana do cold brew, czyli przygotowywania kawy na zimno" - mówi Ondra z Instytutu Nanomateriałów, Zaawansowanych Technologii i Innowacji.

Śmieciarz, prezydent czy naukowiec?

Chociaż nauka jest teraz jego pasją, podróż Ondry nie musiała się na tym skończyć. "Nie chciałem zajmować się badaniami. Przez całą szkołę średnią słyszałem, że powinienem studiować fizykę matematyczną lub jądrową i zostać tam profesorem. Ostatecznie nie zdecydowałem się na żaden z tych kierunków. Zamiast tego, w oparciu o rekomendację kierownika badań nad modułowymi reaktorami jądrowymi w Řež, złożyłem podanie o przyjęcie na studia nanotechnologii na Uniwersytecie Technicznym w Libercu, z myślą, że po studiach zakotwiczę się w firmie i będę mógł cieszyć się spokojnym życiem niezwiązanym z nauką. A bardzo dobra reputacja lokalnych uczelni pomogła mi w ostatecznym wyborze tego uniwersytetu", śmieje się Ondra. "Co ciekawe, zawsze utwierdzało mnie to, że nawet najbardziej pozornie błaha rzecz może być świetnym wskaźnikiem do podjęcia decyzji".

Podobnie w piątej klasie wybrał gimnazjum ze względu na nową stołówkę i okazało się, że był to właściwy wybór. Chociaż nie lubił zbytnio szkoły, jego poglądy stopniowo się zmieniały. Jako dziecko chciał być śmieciarzem, a kilka miesięcy później chciał zostać prezydentem, głównie po to, by móc całkowicie zrezygnować ze szkoły. "Nudziłem się w szkole, zadania zajmowały mój wolny czas, więc szukałem najkrótszej drogi do ich rozwiązania. Czasami byłem wrzodem na tyłku. Nawet nauczyciele robili sobie przerwy, gdy byłem chory" - wspomina. Ostatecznie jednak odnalazł pasję do edukacji. Jego przedmiotem stała się nanotechnologia laserowa, która pozwala mu spojrzeć na rzeczy w inny sposób.
 

Laserowa synteza nanocząstek

Zamiast przygotowywać nanocząstki przy użyciu konwencjonalnych metod chemicznych na mokro, przygotowuje je za pomocą lasera. Dlaczego? "Zaletą przygotowanych laserowo nanocząstek w cieczy jest przede wszystkim ich nietypowa struktura wewnętrzna. Powstawanie takiej struktury wynika z niezwykle szybkiego chłodzenia podczas ich przygotowywania. Innymi słowy, nanocząstki uwalniane przez laser ze stałego materiału najpierw przyjmują postać gorących kulek ciekłego metalu, które schładzają się i zestalają niezwykle szybko w kontakcie z zimną cieczą. Ze względu na szybkość tego procesu, atomy wewnątrz nanocząstek nie mają wystarczająco dużo czasu, aby dostać się do miejsc, w których czułyby się komfortowo i zamiast tego zestalają się w miejscach, których byśmy się nie spodziewali. Tworzy to defekty i skupiska atomów, które są niestabilne w dłuższej perspektywie. Nadaje to nanocząstkom unikalne właściwości w wielu zastosowaniach - zwłaszcza w katalizie. Wykorzystujemy tę zaletę do oczyszczania wody z różnych zanieczyszczeń" - wyjaśnia Ondra, który zademonstrował wykorzystanie nanocząstek laserowych do oczyszczania wody z olejów, trwałych substancji organicznych i antybiotyków.

Nanotechnologia dla czystej wody

Zanieczyszczenie wody antybiotykami stało się w ostatnich latach szeroko dyskutowanym problemem, ponieważ zagraża zdrowiu ludzkiemu. Szacuje się, że sam rozwój oporności na antybiotyki jest odpowiedzialny za setki tysięcy zgonów rocznie. Co więcej, inne prognozy ostrzegają, że do 2050 r. oporność może spowodować nawet 10 milionów zgonów rocznie.

Eksperci z różnych dziedzin zdają sobie sprawę z wagi tego rozwiązania, dlatego w Czechach powstała specjalna platforma CZEPAR (Czech Platform for Antibiotic Resistance), której członkiem jest Ondra. Zajmuje się ona rozwiązaniem problemu oczyszczania wody z antybiotyków, co jest skomplikowane ze względu na ich chemiczny charakter. Tutaj do gry wkraczają nanocząsteczki tworzone laserowo. Po prostu rozkładają one antybiotyki na prostsze substancje. "Chcieliśmy, aby proces był prosty, więc opracowaliśmy specjalne nanocząstki, które mogą rozkładać antybiotyki za pomocą światła widzialnego, potencjalnie bardzo dobrze przy użyciu światła słonecznego".

Zastosowanie nanostopów i światła pozwala przezwyciężyć wady alternatywnych metod oczyszczania wody, takich jak usuwanie biologiczne lub adsorpcja. Biodegradacja często wykazuje niską skuteczność, a adsorpcja, z drugiej strony, jest podatna na wsteczne uwalnianie antybiotyków, gdy zmieniają się warunki zewnętrzne. Nano stopy nie mają tych problemów. Kolejną zaletą jest możliwość manipulowania nanocząstkami za pomocą konwencjonalnego magnesu, co pozwala na ich łatwe usunięcie z wody po zakończeniu procesu, a następnie ponowne wykorzystanie. "Pozwala to uniknąć paradoksalnego scenariusza usuwania antybiotyków, ale dodawania do wody innego potencjalnie niebezpiecznego materiału" - dodaje Ondra. "Chociaż badania są dopiero na początku, pierwsze wyniki pokazują bardzo obiecujący kierunek dalszych badań. Już teraz pracujemy nad możliwością dalszych ulepszeń" - podsumowuje, omawiając jeden ze swoich projektów badawczych.

Chemia bez zlewek

Oprócz zastosowania nanocząstek do oczyszczania wody, Ondra jest obecnie zaangażowany w rzeczywistą zmianę w postaci nanotechnologii laserowej. Aby pracować z nanocząstkami, przestaje używać konwencjonalnego szkła laboratoryjnego i zamiast tego używa nanodrukarki. Takie podejście pozwala mu na przykład budować bardziej złożone struktury z samych nanocząstek. "To niesamowite widzieć taką strukturę w działaniu. Lubię mówić, że laser jest narzędziem, które może pozbyć się chemii i konwencjonalnych wyobrażeń o jej możliwościach" - wyjaśnia Ondra, dodając: "Często mamy bardzo jasne wyobrażenia na temat kształtu dziedzin takich jak chemia czy fizyka. Jednak koncepcja dziedzin, która jest tylko w naszych głowach, stopniowo się zmienia. Było to widoczne na przykład podczas ostatniej ceremonii wręczenia Nagród Nobla, podczas której dwie nagrody zostały przyznane za sztuczną inteligencję".

Nauczanie jest ważne

Ondra otrzymał szereg nagród za swoją działalność w środowisku akademickim. Wśród nich są trzy prestiżowe nagrody Ministra Edukacji Narodowej oraz dwie nagrody IOP Publishing. O nagrodach nie chce jednak zbyt wiele mówić. Cieszy go sama działalność. "Staram się, aby wszystko co robię zawierało w sobie element entuzjazmu. Lubię przekazywać to innym, dlatego uwielbiam uczyć studentów nanotechnologii i bioinżynierii. Szukam sposobów na przekształcenie nauczania dla nich, aby było przydatne, zabawne i niecodzienne. Wspaniale jest widzieć, jak studenci z roku na rok robią postępy w tym, co potrafią" - mówi, podkreślając znaczenie nauczania przyszłych młodych naukowców

Nowe wyzwanie: Opracowanie nowej nanotechnologii

Obrona pracy doktorskiej Ondry jest tuż za rogiem. Jakie są więc jego plany na przyszłość? "Zaproponowano mi poprowadzenie kursu badań materiałowych w Niemczech. Nie wiem jeszcze, czy będzie to ponownie w Instytucie Maxa Plancka, gdzie pracowałem w zeszłym roku, czy na jednym z niemieckich uniwersytetów. Obecnie trwają negocjacje z uniwersytetami w ramach Excellence Initiative, która jest swego rodzaju odpowiednikiem amerykańskiej Ivy League. Dobre zaplecze laboratoryjne, w którym pomysły badawcze można przełożyć na rzeczywistość, będzie miało kluczowe znaczenie. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, chciałbym zacząć rozwijać nowy rodzaj nanotechnologii" - dodaje.