Světová špička, mineralog Jakub Plášil se už roky věnuje rozplétání složitých krystalických struktur a objevování nových minerálů. Na první pohled by se mohlo zdát, že jde o okrajovou oblast vědy, která dnes není „v kurzu“. Jenže právě Plášil a jeho kolegové přicházejí s objevy, které mají širší dopad – třeba na pochopení toho, jak se uran a další kovové prvky šíří v přírodě.
Když se řekne mineralogie, lidé si často vzpomenou na vitríny v Národním muzeu. Je to pro vás radost se tam procházet?
Od malička jsem to tam měl rád, chodil jsem tam s rodiči a vždy jen do mineralogických sbírek (smích), ostatní jsem tehdy nějak vůbec neregistroval. Měl jsem možnost vidět sbírky během rekonstrukce budovy u kolegů v depozitářích muzea v Horních Počernicích. Věnovali úctyhodné množství času jejich čistění, konzervaci a následnému znovuuspořádání a výběru minerálů do vitrín. Ale přiznám se, že po rekonstrukci jsem tam byl jen jednou, ačkoli s Národním muzeem dlouhodobě výzkumně spolupracuji. Když už mám volnou chvíli, tak se jdu raději projít do lesa a fotit, abych načerpal úplně jiné podněty, protože „šutry“ jsem obklopen a byl jsem obklopen vlastně pořád.
V červenci budete přebírat významné ocenění Evropské mineralogické unie – EMU Medal for Research Excellence za rok 2024. Překvapilo vás, když jste se dozvěděl, že cenu získáte?
Já jsem to ani nečekal, protože se nevěnuji úplně věcem, které jsou, jak se dneska říká, v kurzu. Dělám klasickou krystalografii a na první pohled není úplně pro každého patrné, že jde o transoborový nebo multidisciplinární výzkum. Příliš neinzerujeme, že děláme kvalitní výzkum, nemám to ve zvyku, a proto jsem ani nečekal, že si toho ve světě někdo všimne.
Někdy je trošku konzervativnější přístup a vzdor potřebný už i proto, že obor mineralogie postupně na univerzitách mizí. A to je velká škoda. Mizí nám tím část know-how, část našeho společného vědění.
Ocenění považuji především za uznání české krystalografie a mineralogie, protože ten obor tu má velmi dlouhou tradici, od druhé poloviny 19. století. A jsem moc rád, že v tom mohu pokračovat, rozvíjet a dělat to, čemu věřím, že je důležité, bez ohledu na to, jestli si někdo jiný zrovna myslí, že tomu tak není. Někdy je trošku konzervativnější přístup a vzdor potřebný už i proto, že obor mineralogie postupně na univerzitách mizí. A to je velká škoda. Mizí nám tím část know-how, část našeho společného vědění.
Zabýváte se zejména minerálními strukturami a strukturami anorganických látek, kde se řeší, proč, kde a za jakých podmínek třeba právě minerály vznikají. Jaká je ve vašem pojetí klasická krystalografie?
V poslední době se už daleko více věnuji složitým strukturám. Jsou to struktury minerálů známých třeba padesát, sto let, a přesto nikdo jejich strukturu nevyřešil. A nepomohly často ani moderní metody, které během posledních 20 let prodělaly obrovský vývoj. Tím, že struktura zůstala neznámá, postrádáme poměrně důležitou informaci, která je klíčová pro pochopení a stanovení některých dalších fyzikálně-chemických vlastností, jako je třeba rozpustnost látek. Pro řešení struktur dnes využíváme i kombinace difrakčních metod, například rentgenovou a elektronovou, a měříme velmi, velmi malé krystaly do nanometrových velikostí v případě elektronové difrakce.
Baví mě hledat, co je jádrem věci, a také řešíme nejkomplikovanější případy. Samozřejmě se nabízí otázka, proč to dělat, proč trávit třeba dva roky řešením, pro někoho možná „marginální“ struktury, která zajímá pár lidí na zeměkouli. Když se ale podaří takovou strukturu rozklíčovat, posouváme tím dál i výpočetní metody k tomu použité.
Často nám to umožní i pochopení složitých fenoménů, které jsou s tím spojeny. Díky tomu, že jsme objevili nový „výpočetní trik“, optimalizovali postup výpočetní metody, jsme schopni to aplikovat v našem programu, který je v oddělení Václavem Petříčkem více než 30 let vyvíjen, a tím umožnit jednodušší řešení stovek dalších struktur.
Roky se snažíte odhalit, kde je zakopaný pes, jako je třeba složité dvojčatění struktur, nebo proč vzdoruje řešení složitá modulovaná struktura, která poskytuje velmi komplexní difrakční obrázek, na základě kterého tu strukturu jsme schopni vyřešit. Pak prostě dostanete nějaký nápad, nebo přijdete na maličkost, která vám to celé pomůže odhalit, a v mžiku to máte hotové. V mžiku ne, to přeháním.
Na světě je tak deset krystalografů, kteří řeší komplikované struktury. Často se věnují určité skupině látek, na ně se specializují, třeba na složité struktury sulfosolí – sulfoantimonidů, sulfoarseničnanů, případně selenidů rozličných kovů a polokovů – nebo oxysolí, vlastně derivátů anorganických kyselin. Kdysi dávno jsem se věnoval rudní mineralogii, zajímaly mě právě sulfosole. Pak jsem se během studia na vysoké škole začal věnovat minerálům a strukturám šestimocného uranu, které jsou z mnoha důvodů fascinující a důležité. Po 15 letech studia těchto látek se na mě obrátil kolega a kamarád, jestli bych mu pomohl se složitou strukturou jednoho sulfoarseničnanu/sulfoantimonidu olova, se kterou mu v tu chvíli nebyl s to nikdo pomoci, a já souhlasil. Tak jsem se zpět dostal a pronikl trochu do krystalografie těchto látek a nyní dělám obojí. Jak sulfosoli, tak oxysoli. To na světě dělá pár lidí, a to nepřeháním.
Máte z poslední doby nějakou oblíbenou strukturu, kterou se vám podařilo vyřešit?
V posledních dvou letech se mi podařilo vyřešit celou řadu struktur, které jsou děsně zajímavé a bylo složité je vyřešit. Dokončujeme teď postupně asi šest publikací. Jako příklad uvedu minerál, který byl poprvé popsán v Africe v osmdesátých letech. Neměl známou strukturu, ale už podle původního popisu to vypadalo, že to bude pěkný oříšek, jak se říká, protože minerál má hodně „divoké“ chemické složení – jedná se o hydratovaný silikát karbonát uranylu, který obsahuje prvky vzácných zemí, zejména gadolinium, a vápník.
Tenhle minerál tvoří extrémně dlouhé jehličky, vlastně velmi tenké a protažené tabulkovité krystaly. Pro lepší představu – takový krystal je dlouhý milimetr, ale tloušťka tohoto krystalu je tisícina milimetru. Jsou to velmi jemná vlákna, která se strašně jednoduše ohnou, distortují. Tím však znemožníte určení struktury, tím že krystal ohnete, udělíte mu energii, kterou strukturu jednoduše lokálně doslova zboříte. Pomocí difrakce na velmi silném rentgenovém zdroji se mi podařilo zjistit, že byť to vlákno vypadá a chová se uniformně jako monokrystal, tak ve skutečnosti je jedno toto vlákno tvořeno dalšími tisíci jedinci. Z toho pomocí monokrystalové difrakce strukturu neurčíte. Selže tam i prášková difrakce, byť i vysokorozlišená.
Díky kolegyni Gwladys Steciukové, která se do toho, takříkajíc zakousla, se povedlo určit strukturu pomocí elektronové difrakce. Máme strukturní model, který není dokonalý, ale jiný není a jen tak nebude. Do jisté míry je to stále značná aproximace. Ale narazili jsme při studiu na nějaké limity, které jsou diktovány variabilitou každého jednoho studovaného nanokrystalu. Ta variabilita je primárně závislá na mírně odlišném obsahu molekulární vody v krystalu. A to stačí k tomu, aby se každý krystalek choval trošičku jinak. Zpracovávala se měření více než dvou desítek krystalů a tisícovka experimentálních obrázků neboli framů. Toto zpracování zabralo dva roky výpočetních operací.
Máte pocit, že umělá inteligence usnadní ve vašem oboru výzkum?
Umělá inteligence je velké téma, do kterého ne úplně vidím. Ale zkusím tím pádem raději posunout pohled zpět k nám lidem, ne strojům. Moje zkušenost mi říká, že ve vědě je strašně důležitá a dost mi přijde upozaďovaná a podceňovaná role intuice. Ta nám totiž velmi pomáhá nasměrovat, kam se s výzkumem ubírat, vyhnout se často jen lokálním minimům funkce, když to budu trochu parafrázovat, a konvergovat k nějakému globálnímu minimu. Neumím odhadnout, nakolik je takováto dovednost nahraditelná umělou inteligencí. Na druhu stranu mi však také přijde, že lidský faktor je důležitý právě i díky inherentní přítomnosti chyb. Tyto na první pohled nesmyslné chyby vám často ukážou alternativní cesty nebo něco, co jste během výpočtu/výzkumu atd. přehlédli.
Jste renesanční člověk?
(Smích) Jo, už jsem to někdy slyšel, ale myslím si, že je trochu přehnané.
Kde se ve vás bere touha řešit nevyřešené?
Mohl bych použít patetickou formulaci a tvrdit, že se snažím přispět svým konáním k rozvoji lidstva a poznání, ale tuto otázku si velmi často kladu sám sobě, hlavně když jsem frustrovaný. Pomáhá mi to uvědomit si, že to, co dělám, je dobré a důležité. Samozřejmě nebudu zakrývat to, že je vzrušující odhalovat skryté zákonitosti a neznámé látky. Do určité míry to lahodí egu, a když se něco povede, je to samozřejmě příjemné a je potřeba to říct. Je to jako objevit novou hvězdou a vzbuzuje to ve vás zvláštní pocit, vzrušující, ale zároveň povznesený. Uvědomíte si, že objevujete a vidíte věci, které nikdo nikdy před vámi třeba skutečně ještě nespatřil.
Na druhou stranu je stále složitější dosáhnout takového objevu, kterému bychom mohli asi říci bez příkras „velký“. Protože neprozkoumaného prostoru rapidně ubývá a soustřeďujeme se na menší a fajnovější detaily.
Na druhou stranu je stále složitější dosáhnout takového objevu, kterému bychom mohli asi říci bez příkras „velký“. Protože neprozkoumaného prostoru rapidně ubývá a soustřeďujeme se na menší a fajnovější detaily. I proto je nutné se naučit radovat z menších a menších maličkostí. Ty velké, přelomové objevy, jako jsou radioaktivita nebo vlnová funkce, se už uskutečnily. Teď skládáme tu stejnou mozaiku jemněji, věnujeme se minuciózní práci. Byť to vypadá jako bizarní maličkost, která se zdá být nevýznamná, je dobré si uvědomit, že se tím věda zase o kousek posouvá. Ale i zde se pak jednou za čas neočekávaně zjeví úžasný objev. Narážím tím třeba na objev a popis altermagnetismu týmu Tomáše Jungwirtha, který vyšel z báze extrémně poctivé, systematické a dlouhodobé práce na poli antiferomagnetismu. Systematičnost a kontinuita jsou dvě věci, které bych si dovolil zmínit a zdůraznit jako extrémně důležité prvky výzkumu, které také činí výzkum efektivním a často vedou k úspěchu.
Je objevování nových minerálů uspokojivější než rozklíčování jejich struktur?
Ve světě vědy panují neoficiální závody, kdo popíše nejvíce nových minerálů. Nebudu tu zmiňovat, kdo se jich účastní, to není cílem. Nějakou dobu jsem tomu trochu podlehl, ale myslím, že jsem rychle vystřízlivěl. O tom to, tak říkajíc, není. Teď ani z hlavy nevím, kolik přesně jsem jich objevil já. Podílel jsem se na popisu více než 120 nových minerálů a je třeba zdůraznit, že to v 99 procentech případů je týmová práce.
Jeden z prvních mineralogů, který začal zkoumat struktury minerálů moderní rentgenovou difrakcí, je Anthony Kampf z Natural Museum of Los Angeles County. Má na svém kontě objev asi 500 minerálů. Hodně spolupracuje s lokálními sběrateli ve Státech, kteří mu nosí a posílají vzorky k výzkumu. On z nich pak určuje vše nové. Spolupracuji s ním dlouhodobě na měření optických vlastností minerálů, což dneska už málokdo umí. Nikdo se tomu moc nechce věnovat, jelikož to je pracná záležitost u optického mikroskopu. Musíte na to mít vycvičené oko a sedět u toho. Tony zase využívá často mých zkušeností krystalografie uranu.
Jako skutečně podstatné mi přijde, že se nám během posledních 12 let povedlo rozšířit skupinu známých minerálů síranů šestimocného uranu. Jsou to malé, žluté nebo oranžové krystaly, všechny vypadají stejně a už na první pohled se s nimi špatně pracuje. Není divu, že byly vzhledem ke složitosti charakterizace považovány ze stejné. Původních osm známých minerálů, vyskytujících se v přírodě, se díky našemu výzkumu ukázalo, že to není osm minerálů, ale 45 neuvěřitelně chemicky a strukturně odlišných látek (a to jistě není konečné číslo!). Už tušíme, proč se někde vyskytují, že některé vznikají z extrémně kyselých roztoků, zatímco jiné takřka z „pitné vody“. Za tímto úspěchem se ovšem skrývá dvanáct let systematického výzkumu, kdy kolegové v Americe sbírali a identifikovali vzorky, třídili ty se známými strukturami od neznámých, zatímco my jsme tady řešili struktury a měřili vibrační spektra. Tento výzkum ukázal, jak moc je ta systematická práce důležitá.
Ve volném čase fotíte, ale používáte méně obvyklou techniku focení pralesů, vrátil jste se k analogu a černobílé fotografii. Co vás k tomu vedlo?
Já vlastně používám oboje. Jak digitál, tak analog. Každý formát vyžaduje něco jiného a současně umožňuje něco jiného, většinou unikátního. Digitální fotografii využívám jako základ pro zhotovení matric pro fotogravuru. Vysoké rozlišení fotografie umožňuje skvělé vykreslení detailu, fotogravura je technika „analogového“ tisku, tedy to sice malinko setře, ale v něčem uchová rozlišení původní fotografie.
K analogové či filmové fotografii jsem se vrátil po letech zcela digitální tvorby. Coby mladík jsem fotil na kinofilm a na středoformát 6 × 6, ale poslední dva roky fotím na svitkový film na formát 6 × 17. Je to nesmírně krásný panoramatický formát, fotografy nazývaný nudle. Umožňuje zajímavou redukci pohledu na svět… nebo naopak rozšíření pohledu? Možná v něčem trochu oboje. Vtipný je v tom, že nemusíte nutně fotit na šířku, jak to intuitivně asi každý cítí. Ale i na výšku a pak to jsou pěkné divočiny. A nemusí to být nutně jen kmen stromu. Někdy si to skutečně sedne a pak je z toho naprosto výborná záležitost.
Na popud vzácného přítele Petra Helbicha jsem pořídil dřevěnou kameru, tzv. fieldku, 13 × 18 na planfilmy. To je náramnost. Jednak mohu fotit na mně vyhovující mírně protažený formát, jednak na kameru mohu nasadit i tzv. záda na 6 × 17, mám tedy najednou možnost dvou formátů i s plnou plejádou možných korekcí perspektivy (tilt a shift), který velkoformátová kamera nabízí. Myslím, že jsem nalezl zlatý střed, od kterého asi jen tak nikam neodpluji. Tonalita černobílé velkoformátové fotografie je nedostižná. Trochu podobnou dostanete i z digitálu, ale taky je to v něčem ještě jiné, měkké, nevyumělkované, náramně výtvarné.
Rudolf Janda, Josef Sudek, Petr Helbich či Herbert Thiel jsou vašimi oblíbenými autory. Jak vás provází po cestách lesy a pralesy?
Rudolf Janda byl vůbec prvním fotografem u nás, který přinesl do fotografie téma lesa a pralesa. Bohužel se na něj trochu zapomíná. Přímo ovlivnil Petra Helbicha, kterému pověděl o Mionší, a nepřímo tak i Josefa Sudka, kterému ten prales pak Petr Helbich ukázal. Sudek tak mohl vytvořit onen legendární cyklus fotografií, známý po celém světě. Petr Helbich doprovázel Jandu na jeho výpravách na Slovensko. Herbert Thiel je dalším z Jandových „žáků“, možná spíš následovatelů. Byl to vrstevník Jandova syna Jurka. Jezdil s ním na výpravy a pod Jandovým vlivem začal fotit. Nafotil krásné snímky z Beskyd a Jeseníků. Loni odešel na věčnost.
Petr Helbich je posledním z přímých svědků fotografování jak Sudka, tak Jandy. Sám vytvořil, v tichosti a pokoře, skvělé dílo. Inspirativní právě ve své neokázalosti a jakékoliv nabubřelosti. Jsem vděčný za to, že se naše pozemské cesty zkřížily a mohli jsme spolu o ledasčem promluvit i pomlčet.
Sudkovy fotografie jsou dobře známy a uschovány. Jandovo dílo, které je neméně obdivuhodné, byť vytvořené zcela jiným okem a názorem, bohužel, jak by řekl Sudek, zařvalo smutným hlasem. Janda vytvořil za svého života něco kolem 30 tisíc negativů. Jeho syn Jurka archiv svého času kompletně zdigitalizoval. Jenže po jeho smrti zůstala pozůstalost nezvěstná. Dílo je však v kusech, notných kusech, zachováno po několika institucích a jedincích. Nikoliv však vcelku. Velká škoda!
V lese čekáte na nejlepší světlo, v kolik musíte vyrážet na focení?
Většinu času fotím v Národní přírodní rezervaci Boubínský prales, a pokud to jen trochu jde, vyrážím před rozbřeskem, nebo naopak zůstávám v lese až do úplné tmy. To pak dostávají stromy zcela jiný objem a prales prostor. Vnímáte ho pak úplně jinak. Ledacos je pak už jen naznačeno, nedořečeno.
Při tisku fotografií využíváte fotogravuru. Proč jste se rozhodl využívat tento druh tisku?
Začal jsem používat tisk z hloubky z matrice připravené fotogravurou. Je to technika, podobně jako heliogravura a další varianty jako kalotypie či světlotisk, která využívá přenosu obrazu na matrici pomocí nějakého světlocitlivého média dispergovaného v matrici, vlastně kontaktní kopie. Vznikne tak reliéfní matrice, ze které se na hlubotiskovém, grafickém stroji může tisknout. Každý tisk je svéstojný originál. Na rozdíl od světlotisku je to méně sériová záležitost, kdy je skutečně každý tisk trošku jiný. Nicméně vznikají tak velmi svébytné, více malířské – ve smyslu měkké – záležitosti, s úžasnou tonalitou. Zatím stále trochu experimentuji za pomoci kamaráda, výtečného mladého grafika, Pavla Kytnera. Díky němu a jeho pomoci mohu tisknout a trochu pronikat do tajů reprodukce za použití ušlechtilých tisků. A vůně petroleje a hlubotiskových barev.
V roce 2024 získal Jakub Kopecký Plášil prestižní ocenění EMU Medal for Research Excellence, které uděluje Evropská mineralogická unie. Ve svém výzkumu se zaměřuje na strukturální analýzu složitých krystalických materiálů pomocí rentgenové a precesní elektronové difrakce. Jeho práce významně přispěla k poznání uranových minerálů a nanokrystalických fází v přírodě, což vedlo k objevu dosud neznámých minerálů. Zásadně tak rozšířil znalosti o oxidačních a zvětrávacích procesech uranových ložisek a jejich vlivu na mobilitu uranu v geo- a biosféře.
V letech 2020–2023 působil jako šéfredaktor Journal of Geosciences, vědeckého časopisu České geologické společnosti. Kromě své badatelské práce je uznávaným terénním výzkumníkem a talentovaným autorem. Jeho kniha Jáchymov – Mineralogická perla Krušnohoří mu v roce 2020 vynesla nominaci na Literu za naučnou literaturu. Kromě vědy se věnuje i fotografii, zejména zachycování krásy stromů a pralesů. V roce 2022 vydal knihu fotografií Prales pod Falkenštejnem.