Elektron je záporně nabitá částice obíhající kolem jádra atomu. V roce 1920 byla objevena vlastnost urychlených elektronů chovat se ve vakuu jako vlna, přičemž takové elektrony mají vlnovou délku asi 100 000x menší než světlo. Díky tomu umožňují dosáhnout výrazně lepšího rozlišení. Pro srovnání: lidské oko má rozlišovací schopnost "pouhých" 0,2 mm. Světelný mikroskop dvě desetitisíciny mm a elektronový mikroskop až padesát pikometrů, což je jako pozorovat tenisový zápas z Měsíce a být schopen rozeznat míček. Nejlepší elektronové mikroskopy jsou dnes schopny zobrazit detaily struktur, které mohou být menší než velikosti jednotlivých atomů.
Jaké to je pracovat s tak přelomovým vynálezem, jsme se zeptali Ondry Sháněla a Zuzky Patákové z Thermo Fisher Scientific. Pokud se nepohybujete ve vědeckém prostředí nebo nestudujete technický obor, asi vám elektronový mikroskop moc neřekne. Pojďme si jejich fungování osvětlit.
Ondra: Elektronový mikroskop je zařízení, které slouží ke zvětšení obrazu nějakého vzorku. Narozdíl od klasického mikroskopu nevyužívá jako médium světlo, nýbrž elektrony. Ty jsou přitom urychleny zhruba na 77 % rychlosti světla.
Zuzka: Optické mikroskopy jsou schopny poskytnout rozlišení odpovídající zhruba polovině vlnové délky klasického modrého světla. Jejich teoretický limit zobrazení je tedy 200 nanometrů. Některé technologie to umí posunout, ale ne v principu. Elektronový mikroskop zvládne přiblížení na dva pikometry, takže dokáže optický mikroskop překonat dvě stě tisíckrát.
K čemu může být zkoumání tak malých vzorků dobré? Existují tři hlavní oblasti, kde se elektronové mikroskopy využívají. Jednak jsou to přírodní vědy, kam řadíme medicínu, farmacii nebo biologii, dále materiálový výzkum a taktéž polovodičový průmysl.
Ondra: V polovodičovém průmyslu se elektronové mikroskopy vyžívají hlavně pro kontrolu kvality, například při vývoji baterií nebo mikročipů. Na začátku výroby takového čipu je tzv. "wafer". To je takový talíř o tloušťce jednoho milimetru z čistého křemíku. Pomocí několika přístrojů, naprašovačů a litografu se na něm postupně tvoří struktura procesoru.
Na začátku má procesor hodnotu asi 50 dolarů. Pak následuje asi 200 až 300 kroků. Když je hotový, může mít hodnotu i půl milionu dolarů. Kdyby na konci procesu společnost zjistila, že ve třetím kroku udělala chybu, tak celá výrobní linka jela zbytečně, což znamená obrovské ztráty. Proto pomocí našich mikroskopů v každém x-tém kroku klienti kontrolují, jestli je všechno v pořádku.
A jak taková kontrola vypadá? Výrobci vezmou mikroskop typu Small Dual Beam, který v sobě krom elektronového paprsku kombinuje i paprsek iontový. Iont je větší částice než elektron, díky čemuž je možné vzorky opracovávat nebo do nich dokonce řezat. Tento mikroskop vyrobí tenkou lamelu, která se následně umístí do tzv. transmisního elektronového mikroskopu. V tomto mikroskopu se elektrony od vzorku neodrážejí, ale procházejí jím skrz naskrz, což je také důvod, proč musí být zmíněná lamela extremně tenká. Následnou kontrolou je možné zjistit, zda je kvalita procesoru v pořádku.
Ondra: Co se týče oblasti vývoje materiálů, dokáží mikroskopy v atomárním rozlišení zobrazit detailní strukturu, ať už se jedná o kovy nebo velmi speciální a citlivé vzorky, jako jsou například grafénové struktury. Tím vlastně umožňujeme našim zákazníkům pochopit vlastnosti materiálu na atomární úrovni.
Velmi progresivně rostoucí oblast, ve které jsou elektronové mikroskopy využívány, je strukturální biologie. Biologové prostřednictvím mikroskopu zkoumají zamražené vzorky buněk a proteinů. Je to stále častěji využívaná technika zobrazení, protože umožňuje vidět ty větší i ty nejmenší struktury.
Zuzka: Naše mikroskopy byly využity například při vývoji vakcíny na virus Zika. Dá se říct, že pokud pochopíte, jak molekula vypadá a jak jsou v ní uspořádané atomy a jednotlivé řetězce proteinů, tak dokážete na základě předchozích znalostí rychleji určit různá léčiva, která proti viru použít. Podstatně rychleji, než kdybyste to dělali zdlouhavými biochemickými postupy.
Přitom vám stačí, abyste pochopili strukturu buňky. Když to velmi zjednoduším, molekuly nebo buňky mají v membráně určité otvory, kterými se vir nebo nemoc dostane do buňky. Pokud pochopíte, jak tento otvor zavřít, tak aby skrz něj virus neprošel, jste na stopě nového léčiva dané nemoci.
Když uslyšíte název společnosti Thermo Fisher Scientific, možná vám nic neřekne. Ale jména jejích klientů určitě ano. Jejich přístroje používají světové univerzity jako Harvard a Yale, ale také NASA nebo farmaceutická firma Pfizer. Elektronové mikroskopy z Brna najdete u Swarowskiho nebo v českém výzkumném centru CEITEC. Pracovat na vývoji takových přístrojů je proto pro řadu technicky vzdělaných lidí opravdu splněným snem.
Zuzka: Naši zákazníci často pracují na opravdu výjimečných výzkumech, řada z nich má šanci na Nobelovku. A právě z těchto důvodů nemůžeme řadu z nich jmenovat. Co se týče těch známějších zákazníků, jako jsou například Yale nebo Harvard, snažíme se jim mikroskopy přizpůsobovat "na míru" a vývoj konkrétního mikroskopu s nimi úzce konzultujeme, aby co nejlépe plnil svůj výzkumný účel.
Když budu mluvit za sebe jako za člověka z oddělení R&D (Research and development) - kde jinde by měl chtít člověk pracovat na výzkumu než u světového leadera, který obor skutečně posouvá kupředu? Co se náplně práce týče, je to unikátní příležitost v rámci celé republiky. Navíc je vidět, že firma neustále investuje a udržuje si tu špičkové lidi, kteří dělají špičkové věci.
Ondra: Je úžasné, když si můžete sáhnout na přístroje a účastnit se vývoje mikroskopů, které posouvají lidské hranice. Když jsem tu před 12 lety začínal, byly mikroskopy velmi nestabilní. Schovávali jsme se v černých komorách a měli na zkoumání opravdu jen krátké stabilní okénko, kdy zrovna nejela kolem tramvaj. Vibrace by vám totiž u těchto starších přístrojů rozhodily obraz. Dneska nečekáme na jeden šťastný snímek. Téměř všechny jsou ve vysokém rozlišení a kvalitě. Dokonce i při atomárním rozlišení. Navíc, jak říkala Zuzka, máte možnost si tu sáhnout na špičkovou technologii. A to je pro nerdy prostě úžasné!
U Thermo Fisher Scientific to opravdu připomíná vědecké prostředí ze seriálu Teorie velkého třesku. A nejenom to. Je tu i podobně mladý a zábavný kolektiv ve věkovém průměru cca 35 let. Zatímco si povídáme v laboratoři, Zuzka i Ondra průběžně zdraví ostatní zaměstnance a je zřejmé, že jsou tu všichni jedna velká parta.
Ondra: Líbí se mi, že tu nejsme rozdělení na žádné skupinky. Všichni máme totiž společný cíl - dosáhnout co největšího pokroku v oboru. Velmi si vážím naší firemní kultury. Umožňuje nám totiž dělat chyby. Pokud se něco přihodí, nejsme potrestaní. Chyba je brána jako jeden z nejsilnějších učících nástrojů. A to vám dává velkou svobodu a hlavně motivaci posouvat výzkum dál. Především ve vývoji, kde často nevíte, jestli jste si vybrali správný směr nebo se rozhodli správně.
Když pominu kolektiv a podívám se na to jako zaměstnanec - naše firma má zajímavé benefity. Například v R&D můžete pracovat na flexibilní úvazek, tedy přijít do práce, jak potřebujete, což dost zpříjemňuje život. Poslední věc, co bych chtěl zmínit, je propojení s holandskými a americkými kolegy. Je to úžasné, když vyvíjíte něco, co má ambice přesahovat hranice toho, co o světě víme, a zároveň to můžete sdílet s ostatními lidmi v komunitě.
Thermo Fisher Scientific má v Brně velkou základnu, nicméně další pobočky najdete v Americe nebo Nizozemí. Takže máte možnost posunout se i někam dál do světa. Nicméně ze společnosti zaměstnanci příliš neutíkají. A není vůbec výjimečné, že někdo ze zahraničí "uteče" zpátky do Brna.
Ondra: Odchodu zaměstnanců do zahraničí se nebráníme, naopak se je snažíme podpořit, protože jde o výměnný program. Já sám jsem byl na dva a půl roku v Holandsku a bylo úžasné poznat tamní kulturu a naučit se něco dalšího. A taky přivézt nové poznatky zpátky. Ale musím zároveň říct, že jsem se sem vrátil moc rád.
Baví vás věda, ale nestudujete fyziku ani elektroniku? Nevadí. Thermo Fisher Scientific hledá lidi z nejrůznějších oborů.
Ondra: Hledáme fyziky, matematiky, mechanické konstruktéry, elektronické designéry a obrovskou spoustu softwarářů. Přístroje jsou totiž čím dál tím víc automatizované a software hraje významnou roli. Pak hledáme lidi, kteří jsou aplikačně zaměření, tedy rozumí mikroskopu ne z hlediska vývoje, ale z hlediska aplikace - řeknou nám, jak co nejlépe postupovat, když chce klient používat mikroskop k nějakému konkrétnímu výzkumnému účelu.
Zuzka: S etablováním mikroskopů do různých odvětví potřebujeme aplikační specialisty čím dál víc právě proto, aby nám udávali trendy. Co svět potřebuje? Na co se potřebuje podívat? Pak to můžeme zařídit. Když sem lidi přijdou na pohovor, jsou většinou vyděšení, že je to všechno moc složité. My samozřejmě chceme dobré lidi a máme dobré lidi. Ale to, co se dneska naučíte, bude za pět let zastaralé. Proto potřebujeme hlavně technicky orientované lidi, kteří jsou ochotni na sobě pracovat, mají zápal pro věc a umí fungovat v týmu.
Ondra a Zuzka navíc správně doplňují, že žádná škola vás na budoucí povolání kompletně nepřipraví. V Thermo Fisher Scientific to chodí například tak, že první rok až dva roky jenom absorbujete znalosti a doplňujete si dovednosti. Mají také internship program #beIN, ve kterém je v současnosti zhruba stovka studentů. A ti rozhodně nestojí jenom u kopírky. Od začátku je jim přidělen mentor, se kterým spolupracují na reálných projektech.
Ondra: Nikdo po vás na začátku nechce zázraky. Studenti přicházejí s velkým zápalem, protože je pro ně velkou motivací pracovat na přístrojích, které ještě nejsou ani na trhu. My máme zase možnost sledovat, jestli zapadli do kolektivu a jestli se zdokonalují. Asi 70 % u nás pak už zůstane na plný úvazek. Nastupují k nám většinou studenti čtvrtých a pátých ročníků, ale pokud je někdo opravdu zapálený ve třeťáku, klidně ho vezmeme.
Byť Thermo Fisher Scientific sídlí v Brně, není určen jen pro brněnské studenty. Dobrým příkladem je sama Zuzka, která studovala v Praze na ČVUT, ale práce v Thermo Fisher Scientific pro ni byla tak zajímavá, že se za ní přestěhovala do Brna. Společnost se snaží spolupracovat s univerzitami napříč Českou republikou, ale také se studenty ze Slovenska.
Zuzka: Zhruba 60 % lidí v naší firmě má vysokoškolské vzdělání. Nejde přitom jenom o lidi z výzkumu a vývoje. I ve výrobě máme velmi vzdělané lidi a to hlavně z toho důvodu, že dát dohromady tak složitý systém je velmi komplikované a zabere to nějaký čas. U nás nenajdete žádnou pásovou výrobu. Vytvořit jeden systém zabere od pěti do 17 týdnů. Můžeme to přirovnat k lepší hodinářské práci.
Česká republika patří v oboru elektronové mikroskopie k naprosté světové špičce. Jen v Brně se vyrobí více jak jedna třetina celosvětové produkce těchto přístrojů. Z velké části je to dáno dlouhou tradicí, jelikož tehdejší Československo bylo jedním z prvních států, které po druhé světové válce elektronový mikroskop získaly. V rámci reparací k nám dorazil elektronový mikroskop z Německa. Tehdy se Armin Delong se svými spolupracovníky z Mikrobiologického ústavu ČSAV dal do jeho prozkoumání a na základě těchto poznatků následně sestrojili první elektronový mikroskop v Československu. Na Delongův odkaz dnes navazují i v Thermo Fisher Scientific.
Ondra: Pokud máte zájem pracovat v oboru s jasně zářnou budoucností, jste u nás na správné adrese. Elektronový mikroskop bývá někdy označován jako vynález 20. století, jeho význam ale ještě poroste. Troufám si říct, že se ocitáme na začátku revoluce.
