Rozmowa z profesor dr. hab. inż. Katarzyną Siuzdak z IMP PAN w Gdańsku

Panią profesor poznałam podczas konferencji „Odważne w nauce” w Krakowie. To ogromny zaszczyt móc porozmawiać z naukowcem z tak ogromnym dorobkiem, a przy tym osobą tak radosną i z entuzjazmem dzielącą się swoją wiedzą. Zapraszam do lektury!

Czym są nanomateriały i skąd inne właściwości?

Nanomateriały to takie materiały, w których przynajmniej jeden wymiar ma rozmiar od 1 do 100 nanometrów – czyli odległości, które mierzymy aż w miliardowych częściach metra. Żeby tę wielkość odnieść do czegoś co jeszcze możemy dostrzec gołym okiem, to często pojawia się porównanie, że ten wymiar jest tysiąc razy mniejszy od średnicy ludzkiego włosa. Kiedy schodzimy do tej skali, radykalnie zmienia się stosunek powierzchni do objętości oraz zaczynają dominować efekty kwantowe, dlatego materiał może mieć inne barwy, przewodnictwo czy aktywność niż jego „duży”, makroskopowy odpowiednik.

Lubię tutaj podawać prosty przykład złota: w wersji makro znamy je jako żółty, błyszczący metal, ale w skali nano może mieć zupełnie inne kolory i zachowywać się jak świetny „pomocnik” np. w diagnostyce medycznej. To pokazuje, że na poziomie nano materiały przestają zachowywać się „intuicyjnie” i zaczynają przypominać trochę naukową magię – choć stoją za tym bardzo konkretne prawa fizyki i chemii. Okazuje się, że nawet jeśli materiały są zbudowane z tego samego rodzaju atomów, to ich właściwości zależą od kształtu, czy od tego czy są uporządkowane na jakimś stabilnym podłożu czy jednak zawieszone w płynie.

Nanotechnologia w codziennym życiu?

Nanotechnologia jest już dziś w wielu miejscach, tylko zazwyczaj jej nie widzimy i faktycznie relatywnie niewiele trzeba takiego nanomateriału by uzyskać pożądany efekt. Nanostruktury pojawiają się w elektronice – w naszych smartfonach, ekranach, podzespołach odpowiadających za szybkie przetwarzanie danych – oraz w nowoczesnych powłokach np. chroniących przed zarysowaniami czy zabrudzeniami, jak w urządzeniach do gromadzenia ładunku: bateriach czy sueporkondensatorach.

Mamy je też w medycynie (nośniki leków, materiały dla implantów), kosmetykach, inteligentnych tekstyliach, a nawet w opakowaniach żywności, które lepiej chronią produkt przed zepsuciem. W swoich popularnonaukowych materiałach lubię pokazywać właśnie tę „ukrytą warstwę świata”, bo nagle okazuje się, że nanotechnologia jest obecna od każdego smart gadżetu: telefonu lub zegarka po koszulkę do biegania.

Nad jakimi materiałami teraz Pani pracuje?

W Pracowni Materiałów Funkcjonalnych w IMP PAN w Gdańsku zajmujemy się nanomateriałami, które pomagają lepiej przetwarzać i magazynować energię oraz czuć świat – poprzez sensory. To m.in. uporządkowane nanostruktury tlenków metali (jak TiO₂) modyfikowane siarczkami metali do fotoelektrochemicznej konwersji energii słonecznej oraz nanocząstki złota na sensory elektrochemiczne, które są zdolne do wykrywania dopaminy, witaminy C czy glukozy.

Dużo uwagi poświęcamy ostatnio także MXenom – to rodzina dwuwymiarowych węglików metali, które łączymy z innymi nanomateriałami, tutaj również nanocząstkami złota by tworzyć bardzo czułe sensory, zdolne do wykrywania hormonów w płynach ustrojowych i w wodach środowiskowych. Interesuje mnie szczególnie, jak zaprojektować taką powierzchnię elektrody, żeby jak najlepiej wykorzystać jej właściwości elektrochemiczne lub jej fotoaktywność.

Co jest większym wyzwaniem: synteza czy wdrożenie?

Na początku kariery naukowej miałam poczucie, że kluczowe jest „tylko” opracowanie nowego materiału – atrakcyjnej nanostruktury o świetnych parametrach. Z czasem, wchodząc w projekty bliżej współpracy z przemysłem i obszaru technologii wodorowych, zobaczyłam, jak trudna bywa droga od idealnej próbki w laboratorium do stabilnego, skalowalnego rozwiązania technologicznego.

Dziś powiedziałabym, że oba wyzwania są równie duże, ale na innych etapach: synteza wymaga kreatywności i zrozumienia mechanizmów w skali nano, a wdrożenie – cierpliwości, kompromisów i pracy zespołowej z inżynierami, technologami, a nawet ekonomistami. Dopiero połączenie tych światów sprawia, że nanomateriał staje się realną technologią, a nie tylko pięknym wykresem w publikacji. W szczególności gdy pracujemy z materiałami, których nie widać gołym okiem często trudno jest kogoś przekonać jaka moc w nich drzemie, bo przecież czasem ich niewiele potrzeba by osiągnąć świetny efet.

Fotoelektrochemiczna produkcja wodoru to przyszłość energii?

Fotoelektrochemiczna produkcja wodoru polega na tym, że wykorzystujemy światło słoneczne oraz specjalnie zaprojektowane materiały elektrodowe zdolne do pochłaniania światła i jego konwersji na energię elektryczną, które jest potem wykorzystywana do rozkładu wody na wodór i tlen. To bardzo elegancka koncepcja, bo łączy w sobie pozyskiwanie czystego wodoru z bezpośrednim użyciem energii słonecznej – potencjalnie z niewielkim śladem węglowym.

Czy ma szansę stać się powszechnym źródłem czystej energii? Uważam, że jest jedną z kluczowych technologii w bogatym „portfolio” rozwiązań wodorowych, ale wciąż jest niedoceniana i wymagająca dopracowania materiałów, stabilności i kosztów. Bardzo perspektywiczne są dziś moim zdaniem: rozwój fotowoltaiki nowej generacji, technologie wodorowe (w tym elektroliza i fotoelektroliza), magazynowanie energii oraz inteligentne sieci, które potrafią tym wszystkim mądrze zarządzać, tak by wykorzystać warunki pogodowe, które się dynamicznie zmieniają.

Skąd u Pani potrzeba popularyzowania nauki?

Z jednej strony to bardzo osobiste – od dziecka byłam ciekawa świata i miałam wokół siebie osoby, które pokazywały mi że nie ma rzeczy trudnych, tylko wymagają trochę czasu i cierpliwości by je zrozumieć i że właśnie za tymi codziennymi zjawiskami stoi wielka nauka. Z drugiej strony w pewnym momencie zrozumiałam, że praca naukowca nie kończy się na laboratorium i publikacjach: mamy też odpowiedzialność, żeby budować most między nauką a społeczeństwem.

Instagramowy profil @science_mission stało się dla mnie naturalnym sposobem na nawiązywanie relacji z ludźmi, którzy na co dzień nie mają kontaktu z laboratorium, ale chcą rozumieć świat. Sprawia mi to ogromną radość – kiedy widzę, że ktoś po krótkim filmie zaczyna zadawać lepsze pytania, zmienia sposób myślenia albo mówi „nigdy tak o tym nie myślałam”, mam poczucie, że realizuję ważną część misji naukowca: nie tylko odkrywać, ale też dzielić się tym odkrywaniem i swoją wiedzą.

Jak walczyć z dezinformacją o nauce i technologii?

Po pierwsze – uczyć krytycznego myślenia, zamiast tylko „podawać poprawne odpowiedzi”. Bardzo zależy mi na tym, żeby pokazywać, jak działają procesy naukowe, skąd biorą się dane i dlaczego w nauce zmiana zdania bywa oznaką siły, a nie słabości.

Po drugie – być obecnym tam, gdzie pojawia się dezinformacja, czyli także w mediach społecznościowych, i reagować spokojnie, merytorycznie, ale bez wywyższania się. Staram się na swoim profilu odpowiadać na pytania, tłumaczyć „trudne rzeczy prostymi słowami” i dawać narzędzia, dzięki którym odbiorcy sami potrafią odróżnić rzetelne źródło od taniej sensacji.

Czy naukowcy powinni być w social media?

Uważam, że zdecydowanie to też jest miejsce dla nich – jeśli tylko mają na to przestrzeń, gotowość i oczywiście czas. Media społecznościowe są dziś jednym z głównych miejsc, w których ludzie szukają wiedzy i odpowiedzi, więc jeśli zabraknie tam naukowców, tę przestrzeń wypełnią inni – niekoniecznie kompetentni, ale zrzeszający wokół siebie grono odbiorców, którzy biorą ich słowa na wiarę, bo sobie nie zdają sprawy jak ważne jest obecnie weryfikowanie nie tylko informacji, ale też tych, którzy te informacje podają dalej.

Oczywiście nie każdy naukowiec musi prowadzić profil, ta aktywność powinna wynikać z autentycznej potrzeby i stylu komunikacji danej osoby. Ale jeśli lubimy tłumaczyć, mamy ochotę na dialog i jesteśmy gotowi przyjmować pytania z bardzo różnych poziomów, to obecność w social mediach staje się potężnym narzędziem zmiany – i wizerunku nauki, i jakości debaty publicznej.