Jiří Fujera říká: V rámci stáže na MIT se věnuji diagnostice plazmatu

Jiří Fujera je doktorským studentem programu Fyzika na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity. Pod vedením doc. Tomáše Homoly se specializuje na fyziku nízkoteplotního plazmatu. Je členem skupiny Plazmové nanotechnologie a bioaplikace při Ústavu fyziky a technologií plazmatu. Působí také na Ústavu fyziky plazmatu AVČR v Praze, kde se pod vedením Dr. Milana Šimka věnuje optickým diagnostikám plazmatických výbojů a jejich aplikacím, například v zemědělství či analýze spekter aurorálního záření.

V červenci a srpnu 2025 absolvuje zahraniční stáž na prestižním Massachusetts Institute of Technology (MIT), kde se věnuje elektro-optickým diagnostikám plazmatu ve směsi metanu a vzduchu pro účely plazmatem asistovaného spalování. Jeho výzkum propojuje experimentální data s teoretickými modely a otevírá nové možnosti mezinárodní spolupráce v oblasti plazmatických technologií.

Mohl byste se krátce představit a říct, čemu se věnujete v rámci doktorského studia i své výzkumné práci?

Mým původním studijním oborem byla fyzika termojaderné fúze, avšak ve výzkumu jsem se téměř okamžitě přeorientoval na nízkoteplotní plazma. V bakalářské práci jsem se věnoval generaci ozonu, zatímco má diplomová práce byla zaměřena na interakce plazmatu s vodním rozhraním. Obě práce jsem vypracoval pod vedením doc. Homoly.

V současné době, během doktorského studia, se primárně zaměřuji na optické diagnostiky výbojů probíhajících v blízkosti vodního rozhraní. Mým cílem je detailně charakterizovat dynamiku plazmatu, identifikovat generované reaktivní částice a analyzovat jejich interakce s kapalnou fází. Tyto poznatky přispívají k hlubšímu porozumění procesům probíhajícím na rozhraní plazma–voda, které mají významný aplikační potenciál v oblasti úpravy vody a environmentálních technologií, například při fixaci dusíku ze vzduchu do vodní fáze. Na Masarykově univerzitě působím v roli podpory mezioborových výzkumných aktivit. Podílím se zejména na provádění a vyhodnocování optických diagnostik pro experimenty realizované jinými týmy a na tvorbě technických návrhů a konstrukčních výkresů experimentálních reaktorů. Tato činnost vyžaduje jak detailní znalost experimentálních metod, tak schopnost propojit teoretické požadavky s praktickou realizací aparatury.

Většinu mého času ale pracuji na ÚFP, kde se vedle optických diagnostik zabýváme i výrobou dusíkem obohacené vody skrze plazmové výboje nebo i ošetřování semínek (v tuto chvíli ječmenu) plazmatem. Nově jsme také navázali spolupráci s japonskou výzkumnou skupinou zaměřenou na analýzu spekter aurorálního záření a s italským týmem specializovaným na laserové diagnostiky plazmatu.

Jak jste se dostal ke stáži na MIT?

Jednou z povinností doktorandů na Masarykově univerzitě je absolvovat zahraniční výzkumnou stáž. Po zvážení několika možností jsem se rozhodl pro prestižní Massachusetts Institute of Technology (MIT), považovaný za jednu z nejlepších, ne-li vůbec nejlepší univerzitu na světě. Zde jsem se připojil ke skupině vedené Carmen Guerra-Garcia, která se zabývá propojováním výzkumu plazmové fyziky, spalování a aerodynamiky. K navázání této spolupráce mi napomohl dr. Milan Šimek z Ústavu fyziky plazmatu AV ČR v Praze, který má s prof. Guerra-Garcia dlouhodobě velmi dobré profesní vztahy.

Jak jste řešil financování a vízové záležitosti?

Stáž je financována z programu FreeMover a stipendia Masarykovy univerzity. Pro získání víza jsem musel doložit měsíční finanční prostředky přibližně ve výši 4000 USD, přičemž alespoň 51 % nesmělo pocházet z mých vlastních zdrojů. To znamenalo shánění různých potvrzení a trochu kreativního řešení. Administrativní proces byl náročný, žádosti jsem musel podávat opakovaně a hledat volné termíny na ambasádě. Nakonec se vše podařilo, ale byla to velká zkušenost.

Na co se během stáže, která trvá dva a půl měsíce zaměřujete?

Ve skupině vedené Carmen Guerra-Garcia se zabývám plazmatem asistovaným spalováním ve směsi vzduchu a metanu. Mým hlavním úkolem je provádět optické emisní diagnostiky plazmatu v jejich stávajících experimentech, což je něco, čímž se doposud zdejší tým příliš nezabýval. Jejich primární zájem totiž doposud ležel především ve studiu efektů plazmatu na spalování případně na produkty spalování spíše než na plazma samotné. Provádím zde tedy optická měření, pomáhám týmu analyzovat data, připravujeme společný článek a snažíme se položit základy budoucí spolupráce mezi našimi týmy.

Jaké metody při diagnostice plazmatu používáte?

Používám optickou emisní spektroskopii, kdy, zjednodušeně řečeno, sbírám světlo z plazmatu pomocí optického vlákna a analyzuji jeho spektrum. Ze spektra pak určuji různé parametry plazmatu, jako je teplota nebo přítomnost různých produktů. Dále měřím elektrické charakteristiky plazmatu, tedy napětí a proud, což umožňuje mimo jiné určit třeba energii deponovanou do plazmatu. Časem přidáme i analýzu složení výstupního plynu. Experimentální práce, zejména v této počáteční fázi mé stáže, přináší běžné komplikace – poruchy přístrojů, nutnost dokupovat vybavení a improvizace v laboratoři. Přesto se nám už podařilo získat první data.

Jak vnímáte význam mezinárodní spolupráce?

V současné době zastupuji první konkrétní krok k budoucí spolupráci s MIT. Historicky zde jistá spolupráce existovala, ale nyní se otevírá nová kapitola. Pokud se prokáže, že naše práce je užitečná, rádi bychom navázali nejen společnými publikacemi, ale i dlouhodobějšími projekty..

Co doporučujete všem, co se chystají vyjet do zahraničí?

Studentům a studentkám především doporučuji začít s přípravou na zahraniční stáž včas, pečlivě si prostudovat vízové a finanční požadavky a být předem připraveni na administrativní komplikace. Není to příjemný pocit zjistit, že nejbližší volný termín pro pohovor na ambasádě je pár dní po vašem plánovaném odletu.

Jaké máte plány po návratu ze stáže?

Nejbližší plán je prezentovat výsledky této stáže na konferenci CESPC v Rumunsku, kam odlétám hned druhý den po návratu z USA. Po návratu chci dopsat rozpracované články a především složit státnice, které jsem zatím trošku odkládal. Také budu vést bakalářského studenta.

Děkuji za rozhovor.