Od roku 1901 se pravidelně uděluje Nobelova cena. Také v říjnu 2014 nejprestižnější ocenění obdrželo několik vynikajících odborníků za zásadní vědecký výzkum, technické objevy či za přínos lidské společnosti. Fyzika – cena za objev modrých diod Letos cenu za fyziku obdrželi odborníci, kteří obohatili náš život novým energetickým zdrojem. Ten je navíc velice efektivní a přátelský vůči životnímu prostředí. Jde o diodu emitující modré světlo, tedy modrou LED. Vděčíme za ni triu japonských vědců: Isamu Akasakimu, Hiroshi Amanovi a Shuji Nakamurovi. První dva pánové působili na univerzitě v Nagoji, profesor Nakamura byl zaměstnancem malé firmy Nichia Chemicals. Objev modrých diod umožnil vznik nových úsporných světelných zdrojů pro chytré mobily, iPhony, tablet, velkoplošné obrazovky i běžná svítidla. Bílé LED dnes svítí v obývacích pokojích i jinde v bytech a postupně přebírají roli fluorescenčních trubic. Japonci se svým vynálezem – elektroluminiscenční diodou (LED), vydávající modré světlo – přišli už v první polovině 90. let, kdy již byly k dispozici LED jiných barev (červená LED se prezentovala v 60. letech). A právě modrá barva chyběla k vytvoření bílého světla pomocí LED zdroje. Poprvé se vyskytla možnost vytvářet bílé LED světlo kombinací zelených, modrých a červených diod. Již v 60. letech se fyzikové dle různých náznaků domnívali, že vhodným kandidátem k vývoji modrých diod by mohl být nitrid gallia. Ale nikdo tehdy nevypěstoval z tohoto materiálu vhodné krystaly. Japonští fyzici ale v pokusech vytrvali a dále rozvíjeli technologii růstu vrstev z nitridu gallia. Do zdárného konce práce dovedl pan Nakamura, který v roce 1993 představil modrou LED diodu a později i modrý laser. LED žárovky vydrží déle než klasické i tzv. úsporné žárovky, ale navíc výrazně šetří energii. Ve zdůvodnění k udělení ceny Švédská královská akademie věd uvádí: „Díky nim máme nyní trvalejší a účinnější alternativu ke starším světelným zdrojům. Vzhledem k tomu, že celá čtvrtina spotřeby elektřiny se užívá k osvětlení, pomáhají elektroluminiscenční diody významně při ochraně přírodních zdrojů.“ Ze zařízení s elektroluminiscenčními LED se dostane tolik světla, kolik se do nich vloží energie, zatímco u běžné žárovky se 9/10 energie změní v teplo a jen zbytek ve světlo. Navíc lze modré diody využít i ke sterilizaci znečištěné vody, neboť vydávají ultrafialové světlo. Od vytvoření první modré LED až k současnému udělení nobelovky tedy uplynulo zdánlivě hodně roků, nicméně v porovnání s jinými nobelisty v oboru fyziky jsou na tom ocenění pánové lépe – přece jen nečekali na zasloužené ocenění tak dlouho. Lze jen litovat, že kdysi nobelovku nedostal vynálezce vůbec první LED pan Nick Holonyak, který vyvinul první LED ve viditelném (červeném) spektru v roce 1962. Ten během života sice obdržel mnoho významných ocenění, ale to nejcennější bohužel ne. Chemie – superpřesná mikroskopie Tuto cenu dostali Eric Betzig a William Moerner a Němec Stefan Hell. První je experimentální fyzik, který vede výzkumnou skupinu na Lékařském institutu Howarda Hughese ve státě Maryland (USA), druhý, rovněž Američan, působí jako profesor na Stanfordově univerzitě, kde byl do letoška děkanem chemické fakulty. Třetí z oceněných je Němec, působící jako jeden z ředitelů z Institutu Maxe Plancka v Göttingenu. Jmenovaní vyvinuli fluorescenční mikroskop s vysokým rozlišením, takže – jak se uvádí ve zdůvodnění ceny: „převedli optickou mikroskopii do polohy nanoskopie“. Tito badatelé se zasloužili o prolomení více než sto let tradovaného dogmatu, že cokoliv menšího než zhruba polovina vlnové délky světla (0,2 mikrometru) nelze pozorovat pomocí optiky. S tímto názorem přišel totiž v 70. letech 19. století fyzik Ernst Abbe a tím nadlouho „odsoudil“ chemiky a mikrobiology k pouhému sledování kontur pozorovaných objektů. Díky tomuto objevu je možné on-line sledovat molekulární procesy. Pomocí nanoskopie se dají pozorovat cesty jednotlivých molekul uvnitř živých buněk. Lze vidět, jak molekuly vytvářejí spojení mezi nervovými buňkami v mozku, sledovat shlukování proteinů u pacientů s Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou, anebo vystopovat jednotlivé proteiny v oplodněných vajíčcích, když se štěpí v embrya. Mojmír Petráň, jeden z nejvýznamnějších českých vědců a vynálezců 20. století, komentoval udělení letošní nobelovky za fyziku slovy: „Vidět život buňky, co se v ní děje a jak se mění, umožnil poprvé až mikroskop s dvojitým řádkováním (Tandem Scanning Microscope), patentovaný u nás před 50 lety (Petráň a Hadravský, 1965). Z jeho principu vychází valná část dnes vyráběných řádkovacích mikroskopů, které dokážou zobrazit i nepoškozenou lidskou tkáň, a to dokonce s rozlišením dvojnásobně větším, než jaké mají klasické mikroskopy. Takže mne potěšilo, že můj fyzikální vynález pomohl biochemikům k pracím, za které letos dostali Nobelovu cenu.“ Medicína – fyziologie: orientační schopnosti mozku Tuto cenu získal manželský pár norských vědců May-Britt a Edvarda Moserových a americko-britský vědec John O´Keefe, a to za rozluštění navigačního systému v lidském mozku. Manželé působí na Norské univerzitě vědy a techniky v Trondheimu, O’Keefe na University College v Londýně. Poslední ze jmenovaných objevil typ nervových buněk, které se aktivovaly pokaždé, když se pokusné zvíře (potkan) dostalo na určité místo v prostoru. V roce 1971 publikoval práci, v níž popsal neurony místa (v originále: place cells), což jsou buňky ve vývojově staré části mozkové kůry zvané hippokampus, kódující aktuální pozici člověka ve známém prostředí a aktivující se jen v jeho určitém místě. Karel Ježek, neurofyziolog z Biomedicínského centra Lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Plzni (mimo jiné několik let člen týmu manželů Moserových) k tomu říká: „Tento objev dal práci obrovské skupině lidí. Nejen proto, že je to krajně zajímavý jev, ale i proto, že, jak jsme dnes přesvědčeni, představuje fyziologický základ pro nesmírně důležitý druh paměti – tu prostorovou.“ O’Keefovo zmíněné zjištění bylo natolik překvapivé, že musel kolegy dlouho přesvědčovat, že nejde o chybu v měřeních. Později došlo k identifikaci i dalších buněk podílejících se na prostorové paměti. Manželé Moserovi v roce 2005 objevili tzv. mřížkové buňky (grid cells). Ty se nalézají v tzv. entoriální části mozkové kůry a představují metrický orientační systém. Procházíme-li prostorem, tyto neurony se periodicky aktivují v místech tvořících pomyslnou šestiúhelníkovou síť, a, zjednodušeně řečeno, slouží jako souřadnice pro náš vnitřní navigační systém. Pokusy probíhají na potkanech, ale podobné buňky byly nedávno popsány i u lidí, díky pacientům s epilepsií, kterým se do mozku voperovaly diagnostické elektrody nutné pro nalezení epileptického ohniska. Poznatky slouží ke studiu nemocí, jako je Alzheimer a různé typy demencí či schizofrenie. Alzheimer se projevuje v první řadě problémy s orientací – mozek už kapacitně nestíhá, a to je zřejmě jedna z příčin toho, že tato schopnost je u nemocného člověka zasažena nejdříve. Závěrem k letošním Nobelovým cenám za vědu lze snad dodat, „že se (opět) projevilo, jak vysoký je stupeň interdisciplinarity v současné vědě“. Nejvíc se to letos ukazuje na těsném sepětí mezi pracemi oceněnými v oborech chemie a fyziky. Oba oceněné objevy totiž úzce souvisejí s optikou. Těsné je spojení také mezi oceněním uděleným za medicínu-fyziologii a za chemii – v obou případech jde o objevy, jejichž rozpracování může velmi vydatně pomoci ke zlepšování zdravotního stavu osob trpících závažnými nemocemi.