/JANA KALBÁČOVÁ VEJPRAVOVÁ/
„Scientific misconduct“ je téma, které čas od času otřese věrohodností vědecké práce a nabourá pověst pravdivosti vědeckých poznatků. Není to tak dávno co mladý německý fyzik Jan Hendrik Schön se manipulací dat dostal málem až na vrchol vědeckého Olympu. Nedávno však toto téma začalo být intenzivně diskutováno i v české vědecké komunitě.
V této souvislosti se na mne obrací mnoho kolegů (a poté jejich spolupracovníků), českých i zahraničních, s prosbou o vhled do problematiky monodoménových částic nebo o odborný názor na některé publikace, mimo jiné také o „Tuček et al., Nature Communications 7, 12879, 2016“ .
Považuji tedy za užitečné svůj názor uvést veřejně, abych šetřila čas, ne s cílem poškodit jednu či druhou stranu, ale poskytnout výklad podložený relevantními citacemi z literatury a zkušenostmi v oboru. Prosím čtenáře o kritické prostudování a vytvoření vlastního nepolarizovaného názoru.
Budu předpokládat, že složení vzorku uvedené autory zmiňovaného článku je správné. Pokud namodeluji magnetizační křivky a teplotní závislost magnetizace pro uvedené složení, získám zcela jinou závislost, než ukazují experimentální data v článku (postačí k tomu znalost prací minulého století, např. [1-4]).
Praktický příklad: křivky teplotní závislosti magnetizace, ZFC – FC pro vzorek obsahující alfa-Fe o velikosti v řádu jednotek nm by měly mít srovnatelný průběh s křivkami ZFC – FC pro analogické vzorky s Ni a Co, které jsou dostupné v Supplemetary Information k dané publikaci. Na první pohled je jasné, že jsou extrémně odlišné. Pro magnetické vlastnosti monodoménových částic totiž platí „univerzalita“, tj. pro stejně veliké částice s identickou magnetickou anizotropií získáme stejné křivky, drobné rozdíly v těchto parametrech = drobné rozdíly v průběhu křivek. Pokud tedy budu recipročně uvažovat publikované experimentální měření magnetizace, nemohu nikdy získat fázové a agregační složení vzorku deklarované v publikaci (viz. Pozn.). Na složení vzorku mám vlastní názor podložený několika pracemi na systémech Fe – C publikovanými průbežně od 90. let minulého století, např. [5-9], a základní znalostí fázového diagramu Fe – C, např. [10].
Hloubkovou analýzou dílčích diskrepancí se zdržovat nemusíte. Jasnou nekoherenci však demonstruje rozpor, který nelze přehlédnout:
S využitím hlavního výsledku elementárního modelu pro popis relaxace magnetizace superparamagnetické částice [1, 2] snadno zjistíme, že tzv. teplota blokace získaná metodou magnetických měření (experiment trvá dlouho – řádově 10 s, tj. získáme výsledek v termodynamické limitě) musí být vždy nižší než stejný parametr určený z Mössbauerovy spektroskopie (MS), měřící škála této metody je dána dobou života vzbuzeného jaderného stavu: 10-7 s, což je velmi blízké typickému relaxačnímu času makrospinu monodoménové částice: 10-9 – 10-8 s. Relaxační čas zákonitě klesá s rostoucí teplotou.
Dotčená práce však tvrdí opak – teplota blokace údajného alfa-Fe určená z magnetizace je podle ní desítky kelvinů vyšší než z MS, kde ale ani při nejnižších teplotách nedochází k charakteristické změně spekter doprovázející přechod ze superparamagnetického do blokovaného stavu – typické rozšiřování singletu přerůstajícího v široký sextet, jak je ukázáno např. v [11]. K tomu musí v limitě absolutní teploty dojít vždy, i pro vzorek, který by měl přechod do superparamagnetického stavu třeba při 2 K. Konvenční parametry singletu přisuzovaného údajnému alfa-Fe, které má být superparamagnetické při 5 K, tuto možnost vylučují a uvedené závěry popírají základní principy statistické fyziky. Argument o vlivu magnetického pole (MS v 0 T, magnetizace v 0,1 T) diskrepanci nevysvětlí, neb efekt magnetického pole na posun teploty blokace je opačný. To lze zase snadno namodelovat nebo experimentálně ověřit.
Interpretace dat ve článku je tedy nesprávná. Podobných nekonzistencí týkajících se základních modelů magnetismu je v dané práci, i v dalších pracích z tohoto kolektivu více.
Protože se jedná o znalosti na úrovni magisterského studia fyziky na MFF UK, je tak pro řadu kolegů otázkou, zda jde o omyly či vědomá pochybení. Nedostupnost původních experimentálních dat proto u mnoha z nich budí dojem spíše druhé varianty. Nicméně netvrdím, že to tak je. Pro to nemám experimentální důkaz aneb já jim k tomu nesvítila [12].
Jedno je jisté. Fyzika jako věda je nádherná proto, že poskytuje zrcadlo pravdy, které nelze oklamat.
…
Autorka je docentkou v oboru fyzika kondenzovaných látek na MFF UK a mimo jiné řešitelkou ERC Starting Grant projektu TSuNAMI „Trans-Spin NanoArchitectures: from birth to functionalities in magnetic field“, v jehož rámci se věnuje magnetickým spinovým hybridům pro biomedicínské a kvantové informační technologie. Problematikou magnetismu nanočástic se zabývá cca 20 let.
[1] Brown, Jr., William Fuller, Physical Review, 1963, 130, 1677 doi:10.1103/PhysRev.130.1677.
[2] Néel, Louis, 1988 “Selected Works of Louis Néel.” Gordon and Breach Science Publishers, 405–427. Z originálu „Théorie du traînage magnétique des ferromagnétiques en grains fins avec application aux terres cuites“, Annales de Géophysique, 1949, 5, 99.
[3] https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.1723232
[4] https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.1948.0007
[5] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622305001260?via%3Dihub
[6] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cm202315j
[8] https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cm301402g
[9] https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.81.094418
[10] https://web.utk.edu/~prack/MSE%20300/FeC.pdf
[11] https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.72.282
[12] Dr. Fastová, Nemocnice na kraji města (1981)
Pozn.: Pokud vezmu v úvahu publikovaný průběh ZFC – FC křivek pro vzorek s alfa-Fe, tak je zarážející absence hystereze a jedné magnetizační větve na magnetizační křivce při 300 K. Zjednodušeně řečeno – dle dostupných modelů a ve srovnání s dříve publikovanými výsledky – charakter ZFC – FC, magnetizačních křivek a Mössbauerových spekter neodpovídá jedinému vzorku.