30 LET INŠTITUTA JOŽEF STEFAN
Znanost dva koraka pred prakso
Na območju naše občine se srečujemo z dvema zanimivima pojavoma. Hkrati ko ugotavljamo, da smo v Ljubljani najbolj »kmečka« občina, smo tudi najbolj »inštitutska«. V mestnem delu naše občine je zbrana večina visokošolskih in univerzitetnih zavodov naše republike. Med vsemi temi raziskovalnimi inštituci-jami brez dvoma izstopa po številu razi-skovalcev Institut »Jožef Stefan«, ki v aprilu praznuje 30-letnico svojega obstoja.
Kdo je bil Jožef Stefan? Slovenec-fizik. Rojen je bil 1835. leta v šentpetrskem predmestju Celovca, umrl pa je 1893. lefa. Sprva je pisal slovenske pesmi kot mnogi slovenski študentje tistega časa, puzneje je pesnikovanje opustil in se povsem posvetil fiziki. Vse do svoje smrti je predaval na dunajski univer-zi. Bil je direktor fizikalnega inštituta in podpredsednik akademije znanosti in umetnosti ter član mnogih evropskih znanstvenih inštitutov. Njegovo razisko-valno delo je segalo od študija planov do optike, akustike in magnetizma ter elektrike. Njegova najpomembnejša dela so bila osredotočena na pline in temperaturo. Ljudje, ki so ga poznali, so vedeli povedati, da je velik Slovenec. Bil je blagohoten in preudaren,hkrati pa ni poznal kompromisov. Njegov živ-Ijenjski cilj je bila resnica.
Inštitut, ki nosi danes njegovo ime, raziskuje povsem druga področja, kot jih je raziskoval slavni prednik. Tu se v najbolj drznih razmišljanjih roje-vajozamisli, ki pogostosodijo v sam vrh svetovnih znanstvenih dosežkov. Pa ne, da bi se izgubljali v nedoseženih višavah. Še tako teoretična raziskava najde pot do trdnih tal — do proizvodnje.
Inštitut »Jožef Stetan« imatrenutnozaposlenih 570 delavcev. Od njih je 63 profesorjev in drugih sodelavcev posameznih fakultet, ki opravljajo svoje znanstvenodelo na Institutu, 22 sodelavcev predava na raznih fakultetah, 92 mlajših sodelav-cev pa študira na tretji stopnji.
Ob tridesetletnem jubileju bodo izdali tudi po-sebno knjigo, ki na poljudnoznanstven način obravnava in prikazuje zapletene raziskave te inš-titucije. Delo je v sodelovanju z znanstveniki na-pisal Peter Likar, od koder povzemamo nekaj po-glavij.
Iz šolskih klopi se spominjamo halogenih ele-mentov fluora, klora, broma in joda. Učitelji so nam še nekako uspeli ustvariti predstavo o zadn jih treh. O fluoru pa smo se lahko učili le na pamet. Če bi se naši šnlniki, ki so poučevali kemijo, še tako trudili, da bi nam s praktičnim primeTom pri-bližali ta del snovi, bi ostali brez uspeha. Resnica je, da je večina videla flour samo v spojinah. Tukaj smo lahko gledali in tipali lc kristal fluorida aii kriolita. Elementarnega fluora — rumenka-sto-zelenkastega plina, ki se izredno rad spaja z drugimi elementi, v šolskem laboratoriju ni bilo videti.
Dolga desetletja znanstveniki niso dobro vede-li, kako pridobiti elementarni fluor. Tudi niso mogli vedeti, kaj bi z njim počeli v uporabni kemi-
ji-
1942. leta pa doživi zanimanje za fluor nesluten
razmah. Medtem ko so Hitlerjeve armade neza-držno prodirale po Evropi in Afriki in japonske po vzhodni polobli, so znanstveniki začeli snovati atomsko bombo.
Fluor je prestal svoj ognjeni krst ob prvi eksplo-ziji atomske bombe.
Cena za razvoj tehnologije pri proizvodnji veli-kih količin elementarnega fluora je bila ogromna. Literatura navaja, da je pri tem sodelovalo 600.000 Ijudi, od tega samo 75.000 razi-skovalcev. Seveda so zavezniki kar se da skrbno skrivali svoje dosežke na tem področju in svetovna javnost je dobivala podatke o proizvod-nji elementarnega fluora dobesedno po kapljicah. In tako so prva spoznanja padla tudi na naša do-mača tla. Na Inštitutu »Jožef Stefan« sozačeli ra-ziskovati fl uor 1953. leta, ko so ustanovili labo-ratorij za kemijo fluora. Tamkaj, na oni strani oceana je raziskovalo 600.000 ljudi, pri nas pa v skromnih razmerah le peščica. Spoznanja so pri. hajala korakoma. V jeziku znanstvenika to po-meni, da je- bilo treba dneve in noči preždeti v la-boratoriju in neskončno potrpežljivo preizkušati novo snov. Po letu dni je bil dosežen uspeh. Razi-skovalci fluora so ugotovili, da mora biti pri elek-trolitskem pridobivanju fluora površina anode nazobčana. Samo to so ugotovili in nič drugega. Leto dni so potrebovali za eno samo drobno spoz-nanje. Leto dni dela je bilo torej treba žrtvovati, da so ugotovili to, kar danes profesorji na univerzi
povedo svojim študentom v eni sami minuti. Toda prav to odkritje je bilo uvod v nova bistveno važna spoznanja.
Danes je laboratorij sposoben delati osnovne raziskave na področju kemije fluora in to prav na konici svetovnega znanja. Še posebej velja to pri spojinah fluora z žlahtnimi plini, n. pr. pri kseno-novem heksafluoridu, pri katerem je odsek za kemijo fluora izoliral kar vsako peto od vseh do-slej znanih spojin.
Z jedrsko
magnetno resonanco proti lakoti
Kako rešiti probiem svetovne lakote? Kje najti dovolj zemlje in kje in kako take rastline, ki bodo nasitile preštevilno človeštvo? Odgovor na to vprašanje išče po vsem svetu tisoče raziskovalcev. Čisto majhen, vendar dovolj velik odgovor, iščejo tudi raziskovalci Inštituta.
Eden najzanimivejših programov, ki so ga naši znanstveniki prispevali k ruzreševanju svetovne lakote, je uporaba jedrske magnetne resonance v genetske namene v agronomiji. Aparat in posto-pek, ki so ju razvtli, omogoča, da na primer iz množice koruznih zrn poiščejo tisto zrno, ki ima največ olja. V kratkem času lahko analizirajo tisoč zrn. Vsako zrno, ki zdrkne na določeno mesto v aparatu, stroj analizira v eni sami sekundi. Dokler so analizirali zrno ročno, so za isti postopek potre-bovali 2 uri. Na ta način so v štirih letih vzgojili
vrste, za katere bi potrebovali 20 let. Preden pa so raziskovalci lahko dali v aparat koruzna zrna in rekli: »V temzrnu je največolja «ali: »Tacement je najboljši,« so najprej odkrili precej skrivnosti, ki se dogajajo v mikrokozmosu, saj so z enakimi metodami, kot smo jih opisali zgoraj, poskušali ugotoviti, kako se gibljejo posamezni atomi ali molekule v feroelektrikah, tekočih kristalih, bio-loških membranah ali encimih, zakaj se pri dolo-čeni temperaturi to gibanje naenkrat spremeni, zakaj pride do pojava feroelektričnosti.
Tako kot je postala v 60 letih sestavina našega vsakodnevnega besednjaka besedica »programa-tor«, tako utegne postati v 15 — 20 letih del na-šeta pogovornega besedišča »feroelektrik«. Fe-roelektrike bodo lahko v računalnikih prihodnosti uporabljali kot optični spomin. Ta suha ugotovi-tev pa presega domišljijski svet najdrznejše znan-stvene fantastike.
Ali drug primer: ko so pred petimi leti v labora-toriju za magnetno resonanco pričeli raziskovati to čudno tekočino, še nihče ni videl njene prave praktične uporabe. Zdaj isti raziskovalci že po-magajo »Iskri« pri uvajanju teh snovi za razne namene, ki jih bo to podjetje lahko izdelovalo v velikih serijah kot na primer optične kazalce, osciloskope s spominom,termometre in podobno.
Feroelektrični optični računalnik bo lahko zbral v sebi stomilijonkrat več informacij od vseh raču-nalnikov, ki delajo danes po vsem svetu. En sam feroelektrični kristal v enem samem računalniku bo lahko združil ogromno količino znanja. In po vsem svetu bo delalo mnogo takih računalnikov,
Večja slika: Hladna soba v oddelku za biokemijo — Manjša slika: Družina simulatorjev za rehabilitacijo ohromelih človeških okončin. Simulatorje so razvili biokibernetiki iz IJS, proizvaja pa jih Gorenje iz Velenja. Izdelki so razviti na osnovi domačih izumov in domačega raziskovalnega dela.
kar bo v temeljili spremenilo človeško družbo.
Vse to je razlog, da se razvitim državam z razi-skavami te vrste zelo mudi. V laboratorijih hočejo doumeti zadnjo skrivnost o feroelektrikih, teko-, čih kristalih itd. ter njihovi uporabi. Zdaj bi lahko ponovili tisto zgodbo o Frankih, ki so zmagovali na bojnih poljih od tistega trenutka naprej, ko so iznašli stremena. Kakšno neskončno prednost v tem tekmujočem svetu bo imel tisti, ki bo prvi iz-delal feroelektrični optični računalnik!
P. S. Skupina, ki se ukvarja z osnovnimi razi-skavami feroelektrikov na Institutu »Jožef Ste-fan«, sodi v sam svetovni vrh!
Biokemija na encime
Encimi so naši tihi pomočniki. Pomagajo nam pri vrsti življcnjsko potrebnih opravil. Pristopni so vsepovsod. Kose npr. človek hrani, se, pomešani v slini, pojavijo v ustih že tisti trenutek, ko pride vanje prvi grižljaj. Ko ugriznemo ali srknemo ali pa morda še trenutek poprej, se pojavijo encimi in začno razgrajevati hrano. Potem nadaljujejo svoje delo v želodcu in črevesju vse dotlej, da se najmanjši kemijski delci, potrebni za naš obstoj ali obstoj drugih organizmov, ne vsrkajo v telo. Encimi sodelujejo še v številnih drugih bioloških procesih. Pomagajo nam pri pripravljanju jedi — »mehčajo« meso. Pralni praški z encimi pomagajo v pralnem stroju (tako kot v želodcu) razgrajevati maščobe in beljakovine. Encime uporabljajo v zdravilstvu, prehrambeni industriji in še kje.
Precejšen del raziskav naših biokemikov je po-svečen prav encimom. Pred seboj vidijo velike možnosti njihove uporabe, o njih pa vedo še vse premalo. Ne glede na splošno premajhno pozna-vanje encimov je prav našim raziskovalcem že uspelo izolirati čisti katepsin D, encim, ki ga naj-demo v živalskem tkivu.
Neskromno povedano je to uspeh velikega strokovnega pomena. Opogumljeni zdaj premiš-ljujejo o izolaciji drugih katepsinov in raziskujejo področje nevtralnih proteinaz, za katere še pred nekaj leti niso vedeli, da obstajajo.
Zdaj sodelujejo na področju raziskovanja pro-v teinaz mikrobiološkega izvora, ki nastanejo kot stranski proizvod pri proizvodnji antibiotikov. Znanje o encimih prodira še globlje. Ugotavljajo, da sodelujejo encimi pri nastajanju raka, pri ra-zličnih revmatskih obolenjih, distrofijah mišič-nega tkiva, encefalomielitisu, boleznih prebav-nega trakta.                                                    ;.
Prav tu so biokemiki našli novo delovno po-dročje. Nekaterim bolnikom primanjkuje v že-lodcu raznih encimov, zato morajo trajno uživati zdravila in nekajkrat na dan misliti na svojo bole-zen. Ker to ni prijetno, iščejo biokemiki načine, da bi pripravili netopen enčim, ki bi deloval v organi-zmu.
Novi postopki imajo vefiko prihodnost in da-! jejo slutiti, da utegnejo nadomestiti celo vrsto zdravil. Ko bo odgrnjena z encimov zadnja tanči-ca. nam bodo postala jasnejša ozadja mnogih bo-Iezni, enostavnejše pa bo tudi zdravljenje.
Janus III ali klepetanje         ?¦'.      \\.
z ledvico                 ¦ ¦^v^..^,/,.-7^^iwJ'-
V eni od sob Onkološkega instituta bomo zau gledali malce nenavadno napravo. Ni niti stol, niti postelja, niti naslanjač. Lahko bi ga imenovali ka-korkoli. lmenuje se renograf in ga uporabljajo za> pregled ledvic.
Najbrž bi pretiravali, če bi rekli, da je ta na-prava povzročila med bolniki in med medicinskim osebjem veliko presenečenje. To ne — veliko olajšanje pa prav gotovo. Marsikdo od vas ve, kako hude so bile na primer včasih preiskave led-vic. Danes sede bolnik v renograf, ki so ga izdelali sodelavci Instituta »Jožef Stefan«, vbrizgajo mu injekcijo nevarnega izotopa, stroj pa v kakšnih dvajsetih minutah opravi dobršen del diagnoze. Tako pomaga stroj zdravniku pri postavljanju diagnoze na preprost, hiter in neboleč način.
Z dvema detektorjema radioaktivnega sevanja, ki sta izoblikovana tako, da vsak opazuje le eno levico, merijo aktivnost ledvic približno 20 minut po prejemu injekcije. Rezultat takega merjenja sta dve krivulji na listu papirja, ki kažeta, kako se radioaktivni izotop v posamezni ledvici porazdeli. Zdravnik z lahkoto spozna iz oblike teh krivulj vrsto in razvitost nekaterih ledvičnih bolezni.
Izmed vseh doslej izdelanih renografov, ki de-lajo v povezavi z mikroračunalnikom, je zagotovo najuspešnejši tisti, ki smo ga zgradili za Onkološki institut v Ljubljani. Sodi v skupino tistih naprav, ki v svetovni strokovni publicistiki prihaja v litera-turo. Poimenovali smo ga po starorimskem bogu časa Janusu, ki z enim obrazom gleda v prihod-nost, z drugim pa v preteklost. Računalniški Janus naj bi z vmesno elektroniko opazoval diagno-stične naprave, z drugim »obrazom« pa računal-nik. Bo nekega dne s tistim obrazom, ki gleda v prihodnost, odkril z bolezni zadnjo tančico?
PETER LIKAR