„Dolní Břežany jsou takovou Mekkou pro laserový výzkum a vývoj – takto špičkové lasery nemají nikde na světě,“ prohlašuje vedoucí výzkumného centra HiLASE Tomáš Mocek. „Ve vědecké komunitě jsme mezinárodně známí a respektovaní. Podařilo se nám vybudovat jedinečný koncept ‚vše pod jednou střechou‘. Máme zde velmi silný vlastní vývoj laserových systémů a souvisejících technologií, stejně jako aplikační stanice, kde jsou naše lasery využívány. Součástí jsou i velmi kvalitní skupiny teoretického modelování,“ popisuje Mocek, čím se břežanské centrum liší od těch ostatních.

Pracoviště HiLASE se zaměřuje především na přenos laserových technologií do průmyslu a praxe. Přes cestu ležící ELI Beamlines se orientuje zejména na základní výzkum a společně s dalšími dvěma centry, ELI ALPS v maďarském Szegedu a ELI NP v rumunském Măgurele, tvoří mezinárodní výzkumnou infrastrukturu sloužící pro vědce z celého světa.

Za hranicí Prahy

Důvodů, proč světové výzkumné centrum sídlí v malé obci za Prahou, je několik. „Vznik centra byl více než z osmdesáti procent financován z prostředků Evropské unie a podle tehdejších podmínek nebylo možné stavět v Praze. Přirozeně jsme ale hledali lokalitu v její blízkosti, abychom mohli interagovat s pražskou vědeckou infrastrukturou a pro mezinárodní spolupráce měli dobrou dostupnost letiště,“ říká Michael Prouza, ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR, pod který obě břežanská centra spadají. „Stejně důležité ale bylo to, že jsme potřebovali dostatečně velký pozemek, který je geologicky velmi stabilní, což se sešlo právě v Dolních Břežanech,“ popisuje Prouza české „Silicon Valley“, kde stojí nejstabilnější budovy na světě. Iniciátorem celého projektu ELI na celoevropské úrovni byl i fyzik Gerárd Mourou, nositel Nobelovy ceny za průlomové vynálezy v oblasti laserové fyziky.

Dárky k narozeninám

Ke svým desátým narozeninám si centrum HiLASE nadělilo nový spin-off Hi-Beams, který bude ještě lépe propojovat nové laserové technologie s průmyslovým využitím, a tři světové rekordy. Na konci letošního ledna laserový systém Bivoj překonal svůj vlastní rekord z roku 2016 – vědci na něm dosáhli stabilní energie 145 joulů na deset hertzů, což je téměř o čtyřicet procent více než před pěti lety. Dalších dvou rekordů se vědcům podařilo dosáhnout letos v létě na laserových systémech Perla – 40 401 svazků je nový rekord v multisvazkovém laserovém nanostrukturování a také pokořili světový rekord v rychlosti produkce laserem indukovaných periodických nanostruktur na nerezové oceli.

Archiv HiLASE

Z Břežan až do vesmíru

„I přes relativně krátkou dobu vědeckého fungování můžeme říci, že ELI Beamlines otevírá zcela nové možnosti pro relativistickou astrofyziku, studium strukturní dynamiky látek, biologických materiálů či například bližší porozumění jaderné fúzi, která by mohla sloužit jako čistý zdroj energie,“ říká Roman Hvězda, vedoucí ELI Beamlines. „Koncentrováním energie laserových svazků na terč zde například vytváříme extrémní stavy hmoty – simulujeme astrofyzikální jevy, které probíhají ve vesmíru. Těmito experimenty lépe porozumíme tomu, jak vesmír funguje.“

Pavla Hubálková

Tím ale vesmírné ambice nekončí. Vědci v HiLASE například pracují na laserové technologii, která by mohla z oběžné dráhy sestřelovat asteroidy řítící se na Zemi, nebo na využití metod 3D tisku, jenž by na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS) umožňoval vytisknout si náhradní díly na míru.

Důraz je kladen na uplatnění výsledků v praxi. „Ve spolupráci se špičkovou tchajwanskou organizací ITRI byl navržen prototyp zařízení pro diagnostiku a léčbu rakoviny. Poptávku po využívání ELI Beamlines máme i od řady dalších startupů a firem a tyto spolupráce budeme dále rozvíjet,“ uvádí Hvězda.

Archiv HiLASE

Zaměřit se chtějí i na digitalizaci všech procesů: „Během pandemie jsme si vyzkoušeli takzvané remote access, což znamená, že externí uživatel získal beamtime, možnost měření, ale nemusel být fyzicky přítomen – na místě vše ‚odpracoval‘ tým HiLASE a uživatel řídil experiment a sledoval výsledky online. I to je budoucnost,“ dodává Mocek. 

Lasery všude, kam se podíváš

„Laser je nepochybně jedním z nejvíce fascinujících a zároveň jedním z nejužitečnějších vynálezů 20. století,“ říká Michael Prouza, ředitel Fyzikálního ústavu AV ČR. První „prst na spoušti“ při odpalu laseru měl 16. května 1960 americký fyzik a inženýr Theodore H. Maiman, který jako první zkonstruoval vynález založený na zesílení světla pomocí stimulované emise (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, z čehož vznikl i název laser).

Od té doby se s lasery setkáváme doslova na každém kroku: v medicíně slouží k diagnostice, léčbě či estetické chirurgii, ve strojírenství je používáme k obrábění a svařování, v telekomunikacích poskytují rychlý internet. Laserové měřiče používají stavaři pro měření vzdáleností, policisté zase pro měření rychlosti. Lasery v podobě senzorů chrání naše domy nebo umožňují autonomní řízení vozidel, zapomínat nemůžeme ani na využití v elektronice, umění, vojenství a samozřejmě ve vědě. Vůbec nejrozšířenější aplikací je ale laserové snímání čárového kódu v obchodech a skladech a použití v předmětech, jako jsou tiskárny, ukazovátka nebo teploměry.

Nejlepší lasery světa jsou v Dolních Břežanech

Ústředními technologiemi jsou čtyři vysokovýkonové laserové systémy, které díky svým unikátním parametrům umožňují vědcům z celého světa realizovat ojedinělé výzkumné projekty. Laserové systémy L1 Allegra a L2 Duha byly vyvinuty přímo v ELI Beamlines, systém L3 HAPLS vznikl ve spolupráci s americkými kolegy v americké laboratoři Lawrence Livermore National Laboratory. Čtvrtý nejvýkonnější laser L4 Aton byl vyvinut mezinárodním konsorciem vedeným americkou firmou National Energetics. „L4 Aton je nejvýkonnější laser na světě, jeho výkon v krátkém okamžiku je desetmilionkrát vyšší než jednoho jaderného reaktoru Temelína,“ přirovnává Bedřich Rus, vedoucí laserového týmu ELI Beamlines. To je dáno tím, že Aton dokáže zkoncentrovat obrovské množství energie do velmi krátkého času.

Kromě toho je v centrech například moderní stanice pro laserové vyklepávání (Laser Shock Peening, LSP), která výrazně zlepšuje životnost kovových materiálů. Testovací stanice pro určování prahu poškození způsobeného laserem (Laser Induced Damage Threshold, LIDT) zase pomáhá vyvíjet odolnější optické komponenty.

Další laserový systém vyvinutý přímo v centru HiLASE, Perla 100, umožňuje superpřesné laserové vrtání a řezání, a nachází tak široké průmyslové využití.