Rozhovor s prof. Helenou Jelínkovou

prof. Ing. Helena Jelínková, DrSc.

„Léčba oka laserem, světlem, které rezonuje s optickým systémem oka, je nenahraditelná.“

Čím se výzkumně zabýváte, paní profesorko?

V podstatě celý svůj profesní život se zabývám lasery. Studovala jsem na Fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské a už během posledních ročníků mne toto téma zaujalo. V roce 1967 to bylo téma nové, první laser na světě – rubínový – byl sestrojen Theodorem Maimanem v roce 1960, v Československu byl uveden do provozu v Československé akademii věd v roce 1962 a v naší laboratoři byl sestrojen v roce 1964[1]. V mojí semestrální a posléze také diplomové práci jsem se věnovala rubínovému laseru, popisu vlastností jeho záření, vzniku krátkých Q-spínaných impulsů[2] a také úpravě tohoto laseru tak, aby vyzařoval nejenom záření červené, ale také záření s poloviční vlnovou délkou. Po ukončení studia jsem absolvovala stáž v laserové laboratoři a následně aspiranturu. K výzkumné práci se na této fakultě později přidala i práce pedagogická a oběma těmto činnostem se věnuji doposud.

Řekněte, prosím, víc o začátcích laserů, tato oblast zaznamenala určitě velmi zásadní vývoj za ty desítky let.

Historie laserů se datuje na začátek 20. století, kdy Albert Einstein předpověděl, že kromě spontánní emise a absorpce existuje ještě další jev, tak zvaná stimulovaná emise. Od té doby pracovala řada vědců na tom, jak stimulované záření iniciovat a zesílit, aby mohlo být měřitelné. Tato snaha vyústila nejdříve v realizaci maseru – generátoru mikrovlnného záření a po vyřešení problému optického rezonátoru vznikl i generátor stimulovaného záření na optických vlnových délkách – laser.

První laser, jak už bylo řečeno, byl rubínový. Aktivním prostředím zde byl krystal syntetického rubínu. V tomto aktivním prostředí dochází ke vzniku stimulované emise, která je následně zesílena pomocí vysoce odrazných zrcadel rezonátoru. Před vědeckým světem se tehdy objevila nová témata, jaké další materiály by mohly být využity pro generaci stimulovaného záření. Ještě v témže roce (1960) byl sestrojen laser uranový, později laser s aktivním prostředím plynné směsi helia a neonu a další. Dnes máme lasery z hlediska aktivního prostředí pevnolátkové, plynové, polovodičové, kapalinové a plazmatické. Tyto lasery se ještě dále liší typem jejich buzení, takže „rodina“ laserů je dnes velmi široká. Jen pevnolátkových laserů je v současnosti přes šest set.

A od počátku jde o výzkum základní i aplikovaný…

Přesně tak. Základní výzkum hledá nová aktivní prostředí, nové typy buzení, nebo řeší, jak změnit délku pulsu. Další problematikou je zvýšení energie generovaného laserového záření, sledování závislosti vlastností generovaného záření na teplotě aktivního materiálu, rozbíhavost záření, stupeň koherence a další. Do tohoto základního laserového výzkumu patří i část nelineární optiky, která se zabývá vysvětlením změny charakteristik záření při průchodu opticky nelineárním prostředím. Je toho mnoho, co je součástí základního výzkumu a aplikace představují další velkou část. V podstatě hned od počátku se o lasery začali zajímat lékaři a armáda. V medicíně byl první laser použit v oftalmologii a dermatologii. Lze říci, že oftalmologie byla na nový světelný zdroj připravena, protože již dříve probíhaly operace s očním fotokoagulátorem, který jako světelný zdroj používal xenonovou lampu. Po objevu laseru bylo nekoherentní záření xenonové lampy nahrazeno výkonnějším a hlavně koherentním, směrovým a monochromatickým zářením laseru. Z hlediska dermatologie bylo vyzkoušení interakce laserového záření s kůží velmi jednoduché a po zjištění, že toto (tehdy rubínové) záření může odstranit mnohé kožní defekty, bylo jeho využití nasnadě.

Můžete k tomu říct nějaké podrobnosti?

Oftalmologií jsem se dost zabývala, protože naše skupina měla v devadesátých letech minulého století za úkol vytvořit laser pro odstranění druhotného šedého zákalu. Tehdy jsme navrhli, sestrojili a experimentálně otestovali Nd:YAG laser generující takový výkon v pulsu, že po jeho aplikaci byla odstraněna tkáň, která se často vytvoří po implantaci umělé oční čočky. Tato tkáň zabraňuje světlu projít okem až na sítnici. Laserová oftalmologie představuje dnes celý komplex vědomostí, který se zabývá tím, jaký typ laseru a s jakými parametry (vlnová délka, výkon, energie, délka pulsu) lze použít na jednotlivou operovanou část oka. Použití laserového záření pro léčbu očních onemocnění mně připadá jako to nejdůležitější, čím lasery přispěly lidstvu. Protože, jestli řežeme nějaký materiál pilou, vodním paprskem nebo laserem, tak to sice s pomocí laserového záření lze uříznout přesněji a efektivněji, ale máme zde další možnosti na výběr. Ale léčba oka laserem, světlem, které „rezonuje“ s optickým systémem oka, je jiným přístrojem nenahraditelná. Ať už je to léčba diabetická retinopatie, zeleného zákalu, sekundárního šedého zákalu nebo tvarování rohovky pro korekci dioptrické vady oka – to vše jsou dnes ambulantní zákroky pomocí laserového záření. Když jsme byli u těchto operací a viděli pacienta před zákrokem, který viděl špatně nebo vůbec, a za deset,  patnáct minut z ambulantního laserového zákroku odcházel a viděl, uvědomili jsme si, že zde je laserové záření nezastupitelné.

Také v dermatologii jsou lasery nenahraditelné a to v případě léčby červených skvrn na kůži. S těmi se od narození nedalo prakticky nic dělat. Teprve argonový nebo helium-kadmiový laser umí zastavit rozšiřování cévek, které tuto kožní vadu způsobují. V naší laboratoři jsme vytvořili dermatologický rubínový laser na odstranění tmavých skvrn a traumatických tetováží. Další laser vytvořený kolegy v naší laboratoři byl kontinuálně běžící chirurgický laser, který se uplatnil místo skalpelu. Jako jedni z prvních na světě jsme sestrojili dentální laser, jehož speciální vlnová délka přispívá k bezbolestnému odstranění zubního kazu. Zabývali jsme se i interakcí se srdeční a urologickou tkání. Samozřejmě všechny tyto vědecké i aplikační výsledky jsme získali ve spolupráci s lékaři daných specializací, bez jejichž nadšení pro vědecké zkoumání bychom konečných výsledků nedosáhli.

Další lasery nacházejí své uplatnění v oblasti termonukleárních systémů. Řada našich studentů teď odchází do nových laserových výzkumných center, jako je ELI a HiLASE[3], která se budují na okraji Prahy v Dolních Břežanech. Lasery se uplatňují v mnoha dalších oborech a každý z nich je dnes vlastně celým výzkumným oborem: lasery v průmyslu, vláknových technologiích, vojenství a tak dále. Naším hlavním aplikačním výstupem od roku 1970 do druhé poloviny devadesátých let minulého století byly také laserové vysílače na měření vzdálenosti k družicím. Laserové vysílače z naší laboratoře byly v Egyptě, Polsku, Bulharsku, Rusku, Vietnamu, Indii, Bolívii, Ekvádoru a na Kubě. Podstatné na všech těchto laserech bylo to, že byly sestrojeny výlučně ze součástí vyrobených u nás a byly schopné konkurovat laserům zahraničním.

Na čem pracujete v současnosti?

V posledních letech se věnujeme především výzkumu nových aktivních materiálů. Podařilo se nám například generovat záření pomocí aktivního materiálu s aktivním iontem železa nebo dysprosia. Tyto lasery vytvářejí záření nyní ve velmi žádané infračervené oblasti 4 – 5 mikrometrů, které by bylo možné použít pro speciální senzory, sondování atmosféry a také medicínu.

Jak jste se dostala k fyzice?

Rozhodovala jsem se původně mezi gymnáziem a některou z umělecko-průmyslových škol. Lákala mne práce se sklem. Také jsem dostala v té době nabídku, abych se připravovala na konzervatoř – hrála jsem od druhé třídy na klavír. Nakonec jsem zůstala u gymnázia, protože to mi umožnilo zůstat v mém rodném městě a také oddálit konečné rozhodnutí o směru mého dalšího studia. Na gymnáziu mne zaujaly přírodní vědy – matematika, fyzika a chemie, a pokračovala jsem tedy ve studiu na jaderné fakultě ČVUT.

Co vás vlastně baví na vaší práci? Čím je zajímavá?

V laserech je obsaženo mnoho disciplín. Patří sem kvantová i klasická elektronika, optika, mechanika a také počítače, bez kterých se nelze obejít při experimentální práci i při zpracování výsledků. Stimulovaná emise následuje vždy až po emisi spontánní a ta je neovladatelná. Usměrnit záření, aby bylo vygenerováno takové, jaké je chceme mít, je vždycky nesmírně náročné. Záleží na značném množství podmínek a parametrů. Najít ty správné a získat záření, které teoreticky předpokládáme, je vždy velké dobrodružství.

Jaké vlastnosti by měl mít člověk, aby byl dobrou vědkyní, vědcem?

Zásadní je nadání, ale především usilovná a soustředěná práce a při experimentech v laboratoři také trpělivost. A potom ještě určitá míra entuziasmu, že úkol, který je před vámi, je splnitelný

Jaké jsou podle vás dnes podmínky pro zahájení kariéry ve vašem oboru?

Dnešní nastupující studenti mají před sebou obrovské možnosti. Jednak je to výběr velkého množství oborů, možnost návštěvy univerzit před vlastním rozhodnutím a v případě už vybrané fakulty další možné konzultace, případně zapojení se do práce ve vybrané laboratoři už od druhého ročníku. Zde se studenti (alespoň v případě naší fakulty) zapojují přímo do řešení vědeckých úkolů, takže vidí, že jejich práce má nějaký konkrétní cíl. Učí se tím nejen dané problematice, ale i kolektivní práci, která je dnes ve vědě velmi nutná. Kromě toho studenti dnes také mohou využít i zahraničních stáží, které znamenají vždy velký přínos a spoustu zkušeností. Horší je situace z finančního hlediska. Většina studentů si dnes vydělává při studiu, a má tím menší časovou kapacitu se mu věnovat.

Jaký je váš názor na postavení žen ve vědě?

V dnešní době se na naši fakultu, která byla dříve převážně doménou chlapců, hlásí stále více dívek. Rovněž také stále více studentek i vědeckých pracovnic potkávám na světových konferencích. Mnohé z nich také získávají ceny, které se studentům na konferencích udělují. Myslím tedy, že, alespoň v laserové vědě, je postavení ženy naprosto rovnocenné s postavením mužů. Záleží pouze na vědomostech.

Nevypadávají ženy z vědy z důvodu rodičovství?

Vždy záleží na uspořádání konkrétní rodiny. Pokud mohou pomoci rodiče (což bylo i v mém případě) nebo fungují služby – školky, vychovatelky, pak je možné skloubit vědeckou práci i rodičovství.

Jsou dnes podmínky pro slaďování vědecké profese a osobního života optimální?

Tato otázka navazuje na to, co bylo uvedeno již výše. Optimalizace vždy závisí na konkrétní rodině. Co je nové v dnešní době, je možnost sjednání pomocnice v domácnosti nebo vychovatelky k dětem. To asi může dnešním mladým ženám hodně pomoci.

Jak podle vás společnost vnímá fyziku?

Hodně lidí si už dnes více méně uvědomuje, že mnohé vymoženosti, které využívají, jsou výsledkem aplikace fyzikálního výzkumu. Ať jsou to technické spotřebiče používané v domácnosti nebo úžasné stavby, nebo elektronické přístroje, dnes, zvláště pro mladé, neodmyslitelné v běžném životě. Co mě trochu mrzí je časté snižování významu matematiky v základním vzdělávání, stálé diskuze nad maturitou z tohoto oboru. Z toho dále plyne i vnímání fyziky. Tento trend vylepšují televizní programy, kde jsou velmi poutavou formou ukázány fyzikální nebo i další přírodní zákony a z nich plynoucí skutečnosti. Tím se alespoň trochu vyvažují někdy až nevybíravá slova některých našich osobností z kultury vzhledem k fyzice a matematice.

Co byste přála vaší fakultě, která letos slaví 60 let od svého vzniku?

Fakultě bych do dalších let přála především hodně dobrých studentů, kteří by studium a také pak svou práci brali vice jako zábavu než jako zaměstnání – studenty s entuziasmem a uměním realizovat své ideje a nápady.

Moc děkuji za rozhovor a přeji vám, ať se vám i nadále daří!

Publikováno 14.12.2015

Rozhovor vedla: Hana Tenglerová

Korektury: Alen Ortenová

Foto: Michal Ureš