PavlaCapkova
Pavla Čapková
Přírodovědecká fakulta
Prof. RNDr. Pavla Čapková, DrSc., je významnou odbornicí v oblasti fyziky a chemie nanomateriálů. Dlouhodobě se zabývá problematikou rentgenové strukturní analýzy. Od roku 2011 působí jako proděkanka pro vědu a zahraniční vztahy na Přírodovědecké fakultě UJEP, kde vybudovala laboratoř rentgenové strukturní analýzy a nové výukové laboratoře pro studenty nanotechnologií. Zároveň je garantem studijního programu Nanotechnologie, jehož akreditaci úspěšně připravila v magisterském i doktorském stupni. Profesorka Čapková je autorkou 126 původních vědeckých prací publikovaných v impaktovaných mezinárodních časopisech. Zabývá se převážně výzkumem funkčních nanostruktur na bázi vrstevnatých silikátů, využitelných jako sorbenty a katalyzátory, a dále antibakteriálními materiály a funkčními nanostrukturami pro senzoriku a optoelektronické aplikace. V roce 2015 získala profesorka Čapková ocenění Georgia Agricoly za vědecký přínos v oboru fyziky a chemie a na univerzitní úrovni Cenu rektora UJEP za vědeckou a výzkumnou činnost.

Jedním z Vašich hlavních profesních témat jsou nanotechnologie. V čem je tento obor pro dnešní společnost důležitý a co Vás osobně na něm tak přitahuje?

Je to dobrodružství, které si můžeme dovolit, protože dnes už máme nástroje, jak proniknout do molekulárních struktur – přímo je zviditelnit, provádět cílené manipulace na molekulární úrovni a mít je pod kontrolou. To je cesta k novým materiálům s novými požadovanými vlastnostmi, ať už jde o nové lékové formy, nanostrukturované materiály pro biomedicínské aplikace (využívané pro tkáňové inženýrství či krytí ran) přes nanomateriály využitelné jako chemické senzory, biosenzory, samočistící i jinak funkční povrchy až po nové optoelektronické prvky. Škála využití je široká a dnes už zdaleka nejde o čistě akademické záležitosti, protože nanotechnologie pronikly do řady průmyslových odvětví.

Máte za sebou mnoho úspěšných projektů, aplikovaných výzkumů i odborných publikací. Kdybyste ovšem měla uvést jeden konkrétní a pro Vás nejdůležitější počin ve Vaší kariéře, který by to byl?

Mým původním oborem je řešení struktury látek pomocí rentgenové difrakce. Za svého působení na Universitě v Amsterdamu jsem byla členem týmu, který pracoval na vývoji metodiky řešení krystalových struktur z práškových vzorků. Do té doby to bylo možné pouze z monokrystalů. Měla jsem tehdy na starost řešení jednoho specifického problému, a to, jak se vypořádat s faktem, že žádný práškový vzorek není ideální polykrystal, což zkresluje data získaná rentgenovou difrakcí. Problém to byl spíše matematický –- nebylo zřejmé, jak to popsat. Nakonec se ale dostavil úspěch. Určování struktury z práškových vzorků je dnes běžná, i když ne zcela rutinní úloha využívaná zejména ve farmaceutickém průmyslu, kde strukturní atest je povinnou součásti uvedení léčiv na trh.

Postupem času moje spolupráce s chemiky vedla k tomu, že nové materiály bylo stále obtížnější řešit rentgenovou difrakcí, protože vykazovaly velkou míru neuspořádanosti v krystalové struktuře. V té době se objevila nová metoda – molekulové modelování pro počítačový design nanomateriálů. Tuto metodu, se kterou jsem se poprvé seznámila v Amsterdamu, jsem přinesla do svého mateřského pracoviště Matematicko-fyzikální fakulty UK v Praze na počátku devadesátých let. Za finanční prostředky z projektu jsem tam založila a vybavila laboratoř molekulárních simulací. Kombinace rentgenu a počítačového modelování se ukázala jako dokonalý nástroj řešení struktur ve vývoji nanomateriálů. Z této oblasti pocházejí i moje nejcitovanější publikace s tematikou modelování biomembrán a jejich chování v přítomnosti různých typů organických molekul.

Během mého působení na VŠB TU Ostrava jsem laboratoř počítačového designu nanomateriálů vybudovala i tam, v Centru nanotechnologií, což bylo velkým pomocníkem při vývoji nových nanomateriálů. Tehdy jsme zkoumali řadu projektů z oblasti vývoje nových nanokompozitů na bázi vrstevnatých silikátů. Z té doby pocházejí i dva nejvýznamnější výsledky chráněné na Úřadě průmyslového vlastnictví: 1) fotokatalytický nanokompozit pro samočistící nátěrové hmoty a stavební materiál a 2) vodivý nanokompozit grafen-vrstevnatý silikát, jako dvoudimenzionální vodič.

Nutno dodat, a to důrazně, že nanotechnologie jsou oborem multidisciplinární a veškeré výsledky jsou úspěchem týmu. Dnešní věda je o týmové práci a k té se snažím vést i naše studenty.

Co je naopak před Vámi a na čem v současnosti pracujete?

Náš výzkumný tým Přírodovědecké fakulty UJEP pracuje v současné době na vývoji nanomateriálů – polymerních nanovlákenných textilií pro využití v nanofiltracích. Vyvíjíme filtrační média nové generace ve spolupráci s firmou Nanovia Litvínov. Další aplikací, ke které směřujeme s našimi nanovlákennými textiliemi, je tkáňové inženýrství a krytí ran.

V Ústí nad Labem jste vybudovala laboratoř rentgenové strukturní analýzy. Můžete přiblížit, k čemu slouží?

Rentgenová laboratoř slouží k určení struktury krystalických materiálů pomocí difrakce Rentgenova záření. A protože struktura a chemické vazby určují vlastnosti látek, je pak zřejmé, že tato metoda je nepostradatelnou součástí vývoje nových materiálů s novými, předem danými vlastnostmi.

„Dnešní věda je o týmové práci. K té se snažím vést i naše studenty.“

Jeden z prvních absolventů oboru Nanotechnologie Antonín Čajka získal v roce 2014 Cenu ministra školství za bakalářskou práci z oblasti studia struktury nanovláken v nanovlákenných textiliích. Práci jste mu vedla Vy. Jak vnímáte podobné úspěchy Vašich svěřenců?

Moji studenti už posbírali řadu cen, jmenujme:

  • 2 krát cenu ministra školství: Antonín Čajka z UJEP (2014) a Miroslav Pospíšil z MFF UK (2003)
  • 1 krát cenu ministra životního prostředí v soutěži Chytrá řešení pro životní prostředí v roce 2011: Jonáš Tokarský z VŠB-TU Ostrava
  • 1 krát cenu v mezinárodní soutěži Green Talents sponzorovanou German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) v Berlíně v roce 2012: Adam Schröfel z VŠB-TU Ostrava

Všechny úspěchy mých studentů i v dalších národních a mezinárodních soutěžích mne samozřejmě moc těší. Snažím se ale při tom nepodléhat profesionální deformaci pedagogů, že když už jim osud nadělí šikovného studenta, tak si bláhově myslí, že je to jejich zásluha.

Dokážete ve svém volném čase tzv. vypnout a oprostit se od vědeckého světa?

Nedokážu. Potvrzuji slova paní profesorky Kochanovské, která založila obor rentgenové strukturní analýzy v Československu před devadesáti lety: S vědou se nedá žít normálně.

Členové týmu
Projekty