Je leest:

De vader van grafeen

De vader van grafeen

Auteur: | 13 mei 2010

Natuurkundige en vrijgevochten Rus Andre Geim is één van de beroemdste wetenschappers op het gebied van de nanotechnologie. Hij maakte plakband zonder lijm door de voeten van een gekko te imiteren en was de geestelijk vader van het eerste tweedimensionale materiaal: grafeen. Kennislink sprak met hem over de geboorte van de nanotechnologie, goeie ideeën en kikkers. Want Geim houdt ook wel van een geintje.

Update

Op 5 oktober 2010 ontving Andre Geim de Nobelprijs voor de Natuurkunde samen met zijn collega Konstantin Novoselov voor zijn werk aan grafeen.

“De wetenschap neemt zichzelf soms iets te serieus,” vindt Andre Geim, directeur van het Mesoscience & Nanotechnology Centrum in Manchester en onlangs teruggekeerd als bijzonder hoogleraar in Nijmegen. Hij staat bekend als een man met humor: hij won de IgNobelprijs door een kikker in een magneet te laten zweven en voerde zijn hamster op als co-auteur van het artikel dat dit verschijnsel beschreef. “Mijn hamster heeft meer aan dat experiment bijgedragen dan sommige van de andere co-auteurs,” houdt Geim vol. “Waarom zou hij niet genoemd worden?”

Andre geim 2013
Andre Geim, de geestelijk vader van grafeen en gekko-tape.

Geim staat ook bekend om zijn vernieuwende ideeën. “Er waren harde natuurkundige bezwaren tegen grafeen: je kunt geen tweedimensionale stof maken. Maar wij waren de natuurkunde te slim af en pelden gewoon één laagje van een driedimensionaal blok af.”

U deed al aan nanotechnologie voordat het sexy werd. Waar kwam die fascinatie voor het kleine vandaan? Ik kreeg als jonge onderzoeker een elektronenmicroscoop onder mijn neus gedrukt en ik moest iets verzinnen om ermee te doen. Mocht je ooit nog eens om onderzoeksideeën verlegen zitten, je kunt je altijd nog afvragen: werkt X ook op nanoschaal?

U wisselt ongeveer elke 5 jaar van onderzoeksveld. Waarom? Het begon ermee dat ik promoveerde op een ontzettend saai onderwerp, een obscure tak van de vastestoffysica. Ik had makkelijk twintig jaar op datzelfde onderwerp kunnen zitten en het zou nooit iemand ook maar iets hebben geïnteresseerd. Toen dat klaar was dacht ik bij mezelf: “dat nooit weer!” En sindsdien ben ik blijven switchen. Het kost wat meer energie. Maar je verzamelt veel meer onverwachte kennis en kunt dus ook andere verbanden leggen dan je meer honkvaste collega’s.

Hoe doet u dat dan? Tja, interessante ideeën komen elke dag wel langs. De moeilijkheid is om daar geld voor los te peuteren. Ik probeer elke keer dat ik ergens geld voor heb gekregen, een deel aan zij-onderzoek te besteden. In 99% van de gevallen leidt het nergens toe, soms vind je ineens gekko-tape uit. Of grafeen!

Graphene
Koolstofatomen in kippengaaspatroon, zo ziet grafeen eruit.

U zit nu alweer een paar jaar op grafeen. Begint het alweer te kriebelen? Het lijkt me heerlijk om weer een nieuw veld te vinden, waar ik weer een nobody ben en geen tijd kwijt ben aan het praten met journalisten. Maar er gebeurt nu zo ontzettend veel in het veld, ik kan het niet maken voor het hoogtepunt van het feestje op te stappen. En ik vermoed dat er best een paar collega’s zijn die me graag zouden zien vertrekken, dat gun ik ze natuurlijk niet.

Wat was de grootste doorbraak op het gebied van grafeen de laatste tijd? Begin dit jaar lukte het om meer dan een vierkante centimeter van het spul te maken. Dat is honderd keer meer dan we daarvoor konden! Sinds ik grafeen ontdekte in 2004 was dat de grootste moeilijkheid. Nu kunnen we pas echt gaan meten of de bijzondere eigenschappen van het spul zich op grotere schaal ook staande houden, voor eindeloos veel toepassingen.

Wat kunnen we allemaal nog meer verwachten van grafeen? Het is al het dunste, stijfste, sterkste en meest rekbare kristal dat we kennen. Het geleidt een miljoen keer beter dan koper en kan met één enkele atoomlaag gassen tegenhouden. Wat had je nog meer willen hebben?

Dat wonderspul heeft vast ook een zwakte… Vorig jaar zou ik gezegd hebben: massaproductie. Maar dat is nu dus opgelost. Nu hebben we alleen nog maar een luxeprobleem. Het geleidt zo goed dat het als halfgeleider voor in chips nog nutteloos is. Dat vraagt nog wel om een fundamentele oplossing.

Zijn er al toepassingen? Ze zijn klein, maar ze zijn er al wel. Lcd-schermen werken op basis van grafeen, vorig jaar deed het zijn intrede als geleidende inkt. In de komende jaren zal het in de touchscreens van telefoons terecht komen.

Zowel gekko-tape als grafeen waren heel vernieuwende ideeën. Komen dat soort dingen zomaar bij u op? Nee, dat is een proces dat ik lego-denken noem. Kijk, ik heb allemaal blokjes kennis, opgedaan door de jaren heen. En ik heb faciliteiten, zoals chemicaliën en machines, dat zijn ook blokjes. Zo ging het ook met die kikker in Nijmegen. Ik wist dat water in principe magnetisch kan zijn en we hadden die nieuwe sterke magneet. Zou het magnetisch veld het water afstoten en zo de kikker laten zweven?

Frog diamagnetic levitation
Met deze foto baarde het Nijmeegse laboratorium in 1997 veel opzien. De kikker zweeft dankzij diamagnetisme. Een extern magneetveld wekt in alle materialen een zeer zwak tegengesteld magneetveld op. In de extreem sterke magneetvelden in het Nijmeegse laboratorium resulteert de wisselwerking tussen het aangelegde en het opgewekte magneetveld in een kracht die voldoende is om de kikker te laten zweven.

Dat geintje met die kikker heeft u nogal wat publiciteit bezorgd. Is humor essentieel voor de wetenschap? Vind je het niet leuk om te lachen dan? Ik was nogal verbaasd over de verbolgen reacties die ik kreeg uit de wetenschappelijk wereld: ik zou mijn werk niet serieus nemen. Alsof saai en serieus altijd samengaan! Als er zich een gelegenheid voordoet om jezelf in de maling te nemen moet je dat gewoon doen, da’s goed voor je perspectief.

U bent kortgeleden weer bijzonder hoogleraar geworden aan de Universiteit Nijmegen, waar u ook jaren als professor heeft gewerkt. Bent u van plan terug te keren? Nee, dat is voorlopig niet het geval. Het is meer een erebaantje, een manier om de samenwerkingsverbanden die ik toch al onderhield met oude collega’s en nieuwe partners te formaliseren.

Waarom bent u eigenlijk weg gegaan uit Nijmegen? Het Nederlandse academische systeem is mij een beetje te hiërarchisch. Het is waarschijnlijk het laatste land waar het oude Germaanse universiteitssysteem nog in stand gehouden wordt. Eén professor is de baas en iedereen in zijn groep is zijn ondergeschikte. Alle eer komt hem uiteindelijk toe. Daar voel ik me niet helemaal lekker bij. Hier in Engeland zijn al mijn studenten en jongere onderzoekers mijn collega’s in plaats van mijn werknemers. We werken gelijkwaardig samen aan onderzoek en als één van mijn studenten op eigen kracht een geweldig idee uitwerkt, is de publicatie ook echt van hem of haar. Daar hoeft mijn naam dan echt niet per se op.

Voelt u zich meer een onderzoeker of een uitvinder? Allebei niet. Uitvindingen doen is ‘part of the job’ en onderzoeker impliceert dat je dingen bestudeert die er al zijn… Ik voel me meer een zoeker, ik zoek naar nieuwe dingen.

Een iets gewijzigde versie van dit artikel verscheen eerder in het tijdschrift C2W.

Lees meer over grafeen:

Wat is grafeen, waarom is het zo bijzonder en wat kunnen we ermee? Word in één klap expert op het gebied van grafeen met ons overzichtelijke Kennislinkdossier.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 mei 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.