Chemická náhoda profesora Josefa Michla

O tom, jakou roli hraje ve vědě náhoda, toho bylo napsáno moc a moc. Na zasedání Učené společnosti jste přednášel o jedné konkrétní náhodě, která zasáhla do vašeho vědeckého života.

Ano, to je pravda. Těch náhod samozřejmě bylo víc, ale já jsem vyprávěl jen o jedné z nich, co se přihodily v průběhu let, to víte, vždyť už to nějakou dobu dělám.

Například?

Už jenom v samotné chemii karboranů, kterou jsme začali dělat teprve asi před deseti či patnácti lety, těch náhod byla spousta. Tam se téměř každé dva tři měsíce zrodí překvapení. A z některých je potom praktický důsledek a z jiných není. Člověk se vždycky poučí, když problém vyřeší.

A ta náhoda, která vám stála za to, že jste o ní přednášel Učené společnosti?

To bylo náhodné pozorování polymerace, čili tvorby veliké molekuly z monomeru, z malé molekuly, kterou zpozorovala spolupracovnice Steffi Körber. Tato náhoda nakonec vedla k podepsání smlouvy se společností BASF, která si myslí, že na základě vysvětlených pozorování bude možno vyrábět podstatně laciněji polymer, jenž má mnoho použití v průmyslu - mimo jiné se také používá do žvýkaček.

Mohl byste být trochu zevrubnější, pane profesore? Kdy se to odehrálo a jak se to zprvu jevilo vaší spolupracovnici?

Steffi byla nejdřív ve velmi špatné náladě, když přišla za mnou do pracovny. Říkala: "Takovou práci jsem si dala s touhletou látkou a pak ji tam nechám na stole, a přijdu zpátky, a ona už tam není." Já jsem trochu zvednul obočí, protože to znělo skoro jako kdyby tu látku někdo odnesl. Tak říká: "To ne, to ne. Něco tam bylo, ale už to vůbec nebyla ta původní látka, byla z toho taková nějaká odporná slizká hmota jako polymer." A to jsme zbystřili, protože nebylo důvodu, alespoň se nám zdálo, očekávat, že tento monomer by samovolně takto na vzduchu, v otevřené atmosféře zpolymeroval.

Jak pokračovala dál tato detektivka?

Asi ne tak, abych na to mohl být příliš hrdý. Kdybych byl chytřejší a kdybych měl pořádně prostudovanou literaturu, kterou jak se pak nakonec ukázalo, představoval článek vyšlý asi před dvaceti lety. V něm někdo udělal výpočty, které v podstatě by mě mohly dát tušit, že něco takového by se mohlo stát. Ale té literatury je tolik, že to člověk všechno v hlavě nenosí. A tento článek zapadnul, nikdo o něm už moc nepsal. Takže co bylo? Nejprve jsme si mysleli, že polymerace je způsobena tím, že v krystalech jsou molekuly nějak příliš namačkané na sebe a proto že se spojují. Tak jsme to zkusili v roztoku a v roztoku to nešlo, takže to vypadalo, že by to třeba mohl být tento důvod. Ale celá věc ležela poněkud stranou hlavního zájmu projektu, na kterém Steffi pracovala, a proto jsme to nezkoumali příliš intenzivně. Ale vrtalo mi to neustále hlavou a tu a tam jsem v noci nemohl spát a říkal jsem si, jak je tohle možné, vždyť ta sloučenina nemá žádný důvod polymerovat. Když jsem se pokusil napsat na papíře mechanismus, kterým by tato polymerace musela probíhat, tak to vypadalo tak nepravděpodobně, že jsem to jako správné vysvětlení více méně od začátku zavrhl. Taky jsme zkusili několik pokusů, které by to mohly buďto vyvrátit nebo podpořit, a všechny jednoznačně to vyvracely. Tak to trvalo snad půl roku s takovým občasným přemýšlením a občasným zapomínáním, než jsem náhodou na přednášce od profesora Tima Clarka z univerzity v Erlangendu v Německu slyšel přednášku, ve které se tak bokem zmínil o něčem, co s přednáškou vlastně moc nesouviselo. Byl to právě ten článek, který publikoval o dvacet let dříve. A tak trochu si trpce postěžoval, že si toho pak už nikdo nevšiml a žádné další pokusy ani výpočty nevznikly. V tom okamžiku se mně rozsvítila v hlavě taková žárovka, která řekla: Aha, takhle by se to dalo vysvětlit!

A měl jste možnost dál na tom pracovat?

To jsem měl, hned po přednášce jsem zatelefonoval dalšímu spolupracovníkovi a řekl jsem mu: Víš, Kameši, zkus to ještě jednou, ale zkus vyčerpat z nádoby vzduch, protože pakliže ta myšlenka, která vznikla asociací z té přednášky, o které jsem hovořil, byla správná, tak potom by polymerace měla být potlačena v nepřítomnosti vzduchu. On potom zavolal zpátky a skutečně tomu tak bylo. To byl začátek další detektivní práce, ve které jsme zkoušeli všechny možné experimenty, které by právě tuto domněnku mohly potvrdit nebo vyvrátit.

A byl jste už tehdy přesvědčen, že se to vyplatí?

Přesvědčen jsem nebyl, měl jsem pocit, že by z toho třeba mohlo něco zajímavého být, ale o nějaké stoprocentní víře nelze mluvit.

A jak to dál pokračovalo?

Všechny výsledky nasvědčovaly tomu, že hypotéza formulovaná na základě podnětu, který vzešel z té přednášky, je skutečně správná, a tím pádem jsme ji přijali. Potom už následoval jenom malý krůček (celkem jasný krůček) k tomu, abychom rozdělili tu naši molekulu, která polymerovala, na dvě části. Na část, která je olefín, to znamená něco jako etylen, propylen, butylen, izobutylen, sloučeninu, která má alifatický řetězec a dvojnou vazbu, a část, která nese peralkylovaný karboranový anion a s ním asociovaný litiový protion. Čili jsme začali studovat směsi, ve kterých jsme v rozpouštědle měli jednak úplně obyčejný alken, jako je třeba etylen nebo izobutylen, a úplně obyčejný peralkylovaný litný karborát. Já říkám úplně obyčejný, ale ve světě je málo skupin, které s ním pracují. Možná kromě nás dvě nebo tři další na celém světě, takže je to sloučenina poměrně málo známá. Teď říkám, že jsme to dělali v roztoku, ačkoli před chvílí jsem řekl, že v roztoku to nešlo; rozdíl je v tom, že původní zkouška byla dělaná v rozpouštědle, které se s litnými kationty silně pojí, a tím je deaktivuje, proto je ta katalýza zabitá. Zatímco v jiných rozpouštědlech se ta katalýza dělat dá.

A závěr všeho toho?

Závěr byl, že se tato katalýza patentovala - používání tohoto patentu, používání litné soli, vyzkoušeli jsme ještě řadu dalších solí - a že jsem kontaktoval asi půl tuctu společností, které podle mého názoru mohly mít zájem a několik z nich zájem mělo. A jak říkám, s první z nich byl už podepsán kontrakt a pracujeme na tom, aby se zjistilo, jestli tato metoda skutečně povede k úspoře peněz v průmyslu.

Kam kráčí vaše fantazie?

Já si představuju, že první aplikace by byla na polyizobutylen, to je polymer, který se dnes vyrábí průmyslově, ale je poměrně drahý. Je velmi cenný, používá se hodně třeba ve stavebnictví. Jak už jsem se zmínil, taky se z něj dělají žvýkačky, ale ta výroba vyžaduje velmi nízké teploty, asi -100 stupňů Celsia, a to je samozřejmě drahé, takhle chladit. Naše reakce probíhá za pokojové teploty, pokojového tlaku, čili přes investice, které by byly nutné, by se možná vyplatila. Zatím to není jasné. Když to funguje v laboratoři, tak to ještě nemusí ve velkém měřítku průmyslově. A i kdyby to fungovalo, není jasné, zda se to vyplatí. A pokud nebude tohle prokázáno, což myslím bude trvat tak dva roky, tak ještě není zdaleka zaručeno, že ten náš postup skutečně přijde do výroby.

Převážně se ovšem věnujete problémům vědomě zacíleným. Čemu se věnujte teď na své univerzitě v Americe a čemu tady v Praze?

Tady v Praze je to zejména široká oblast, které se obyčejně říká molekulární elektronika. To je používání organických molekul nebo i jiných molekul, třeba těch našich s bórem, které jsou vlastně ponejvíce anorganické, k funkcím, které normálně konají polovodiče typu křemík. V Americe máme také několik témat, jedno z nich například je zlepšené využití sluneční energie pro konverzi na elektřinu.