V kategorii nejlepší disertační práce se v letošní soutěži Cena Wernera von Siemense umístil na druhém místě Mgr. et Mgr. Libor Šmejkal, Ph.D. z Fyzikálního ústavu AV ČR. Ocenění získal za práci s názvem „Topologická pásová teorie relativistické spintroniky v antiferomagnetech“, kterou vedl profesor Tomáš Jungwirth.
Ferromagnetismus s nízkoztrátovými elektrony se v přírodě vyskytuje pouze za velmi nízkých teplot, blízko absolutní nule, podobně jako supravodivost. Výzkum Libora Šmejkala dokazuje nejen to, že antiferomagnetismus je kompatibilní s nízkoztrátovými elektrony za mnohem vyšších teplot, ale navíc je pro něj charakteristický mnohem bohatší, kvantově mechanický pohyb elektronu, který půjde využít v technických součástkách blízké budoucnosti.
Výsledky výzkumu mohou být využity k detailnímu mapování antiferomagnetických krystalů a v budoucnosti se mohou prakticky uplatnit například v počítačových pamětech, tranzistorech, nebo dokonce neuromorfních počítačích. „Architektury neuromorfních počítačů jsou podobné našim mozkům, a ačkoliv jsou intenzivně teoreticky zkoumané, praktické realizace postrádají vhodné materiálové kandidáty. Mnohastavové antiferomagnety se tedy jeví jako přirození kandidáti,“ vysvětluje Libor Šmejkal.
Antiferomagnety s nízkoztrátovými elektrony by mohly být velmi atraktivní také v nanoelektronických aplikacích – mohly by se například uplatnit v nové podobě tranzistoru. Svým potenciálem podstatně snížit spotřebu elektrické energie by antiferomagnety mohly přispět k řešení energetických problémů dneška. Mohly by také zvýšit dojezd elektromobilů ze stovek na tisíce kilometrů nebo výdrž chytré elektroniky z dní na měsíce.
Zjištění, že v přírodě mohou existovat dosud nepozorované stavy hmoty, by mohlo zásadně ovlivnit i další vědecké obory. Zdá se například, že teorie původně užitečná k zvýšení signálu/šumu odporu součástky se může hodit i k detekci temné hmoty.
Považuji vítězství za ocenění celého našeho oboru a lidí, kteří naši práci ovlivnili, takže cenu použiji tak, abych mohl přispět zpět naší komunitě.
V plánu je i materiál k detekci temné hmoty
Libor Šmejkal na disertaci navázal dalším výzkumem a momentálně se svými kolegy rozvíjí novou generaci nízkoztrátových proudů v antiferromagnetech ze slitin manganu a křemíku a ve spolupráci s částicovými fyziky se snaží navrhnout materiál k detekci temné hmoty.
„Po vědecké stránce bych chtěl dále rozvinout naše pochopení makroskopických kvantových bezdisipačních proudů. Po technologické stránce bych rád přispěl k identifikaci a výrobě materiálů, které umožní využití našich jevů v technických součástkách a jednou snad i v komerčních technologiích,“ nastiňuje své vědecké plány Libor Šmejkal.
Libor Šmejkal je v současnosti již mezinárodně uznávaným odborníkem, kdo však stál coby vzor či inspirátor na počátku jeho úspěšné vědecké kariéry? „V první řadě mě velmi ovlivnil Tomáš Jungwirth, který v Česku rozvinul možnosti úzce propojeného experimentálního a teoretického výzkumu spintroniky na světovou úroveň a s kterým jsme zažili spoustu vzrušujících objevů. Užíval jsem si spolupráci s předními fyziky z celého světa, například s Jairem Sinovou a Allanem MacDonaldem,“ vyjmenovává Libor. „Z historie mě velmi inspirovaly životní příběhy Richarda Feynmana, Steva Jobse nebo Elona Muska. V neposlední řadě jsem vděčný přátelům, rodině a sestře, bez kterých by mé objevy nemohly vzniknout,“ dodává.
Ocenění pro celý obor spintroniky
Cena Wernera von Siemense je pro Libora Šmejkala první soutěží, do které se s disertační prací přihlásil. „Oslovil mne formát soutěže, a to ze tří hledisek. Zaprvé: soutěž je otevřená všem oborům, nejen pouze fyzice. Zadruhé: soutěž je zaštítěna technologickou firmou, která nese odkaz významného vynálezce a elektrotechnického inženýra z 19. století i po 173 letech. Zatřetí: vážím si, že jsou oceněni jak autor, tak vedoucí práce,“ vysvětluje Libor důvody, proč se rozhodl zúčastnit se soutěže.
A na co finanční odměnu spojenou s cenou použije? „Na další profesní rozvoj. Považuji vítězství za ocenění celého našeho oboru a lidí, kteří naši práci ovlivnili, takže cenu použiji tak, abych mohl přispět zpět naší komunitě,“ uzavírá Libor Šmejkal.
Text: Siemens, s.r.o., Communications