Op het moment dat u deze zin gelezen heeft, is uw haar met een nanometer gegroeid. Eenmiljardste meter. Het is moeilijk voor te stellen, maar dit is de schaal waarop nanotechnoloog Dave Blank denkt en werkt.
Er gaat een vreemde wereld schuil achter de kleinste deeltjes. Een wereld waarin materialen zich anders gedragen dan we gewend zijn. G
ouddeeltjes kunnen rood zijn (bij een formaat van 12 nanometer) of blauw (90 nanometer). Zilver – niet echt bekend om z’n helende eigenschappen – doodt bacteriën als je de zilverdeeltjes maar klein genoeg maakt. En koper verliest de geleidende eigenschappen waar het zo beroemd om is.
Het is een wereld waar de gangbare natuurwetten niet meer werken, maar waar de wetten van de kwantummechanica een rol spelen. Deeltjes kunnen informatie uitwisselen zonder tijdverlies of op twee plekken tegelijk zijn.
Deze deeltjes vormen de inhoud van de goocheldoos waar Dave Blank mee werkt. Hij manipuleert en combineert ze om nieuwe materialen te maken. Hij is wetenschappelijk directeur van MESA+, het onderzoeksinstituut van de Universiteit Twente en is als voorzitter van NanoNextNL (waar universiteiten, bedrijfsleven en kenniscentra samenwerken) de hoeder van de nanotechnologie in Nederland. Zijn specialiteit: nieuwe materialen.
Atomen zijn als legosteentjes waar je mee kan bouwen?
‘Eigenlijk wel. Neem glas. Dat is doorzichtig, maar geleidt niet. Koper daarentegen is een goede geleider, maar niet doorzichtig. Als je uit de bouwdoos van beide stoffen atomen pakt en gaat stapelen, kan je een materiaal maken dat doorzichtiger is dan glas en beter geleidt dan koper. Maar vergis je niet: een vierkante millimeter van dat spul is voor ons nanotechnologen zo groot als een voetbalveld! Uiteindelijk wil ik deze stof op grote schaal maken en als coating aanbrengen op ramen in flatgebouwen, waardoor ze kunnen veranderen in zonnepanelen of tv-schermen.’
Alchemisten dromen al eeuwen van zulke technologie. Is het mogelijk om goud te maken?
‘Goud is een element. Dát kan ik niet maken. Maar in principe is het wel mogelijk om andere deeltjes dusdanig te manipuleren en te rangschikken dat er een materiaal ontstaat dat hetzelfde gewicht heeft als goud, geleidt als goud, en eruit ziet als goud. Maar het ís geen goud. Je moet wel over specialistische apparatuur beschikken om dat vast te stellen. Ik zou een goede vervalser zijn, maar ik zou dom bezig zijn: de vervalsing is vele malen duurder dan goud zelf. Ik zou eerder de schaarse materialen namaken die we gebruiken in onze computers en auto’s de mobiele telefoons, zodat we niet meer afhankelijk zijn van zeldzame grondstoffen uit landen als China.’
Alchemisten streefden ook naar het eeuwige leven. Een hele stroming denkers en futurologen – aangevoerd door Ray Kurzweil – zegt dat dat mogelijk wordt, mede dankzij nanotechnologie. De eerste persoon die duizend jaar wordt, is ook al geboren.
‘Onzin. Maar nanotechnologie gaat zeker een belangrijke rol spelen in de zorg. In eerste instantie aan de diagnosekant. We zullen steeds sneller medicijnen vinden en deze effectiever inzetten. Ook zullen we op celniveau kunnen ingrijpen. Maar vergis je niet: er zijn er zó veel doodsoorzaken en zó veel factoren die een rol spelen bij veroudering dat we blij mogen zijn als het lukt om de gemiddelde levensverwachting de komende decennia op te krikken tot 100 jaar. Dat zou al revolutionair zijn.’
Toch zijn de beloftes groot. Nanotechnologen gaan de waterschaartse oplossen, kunstmatige diesel en maken en organen nabouwen. Waar staan we nu?
‘De horizon verschilt per toepassing. Membranen die water zuiveren of ontzilten om de watertekorten te bestrijden, zijn al in een vergevorderd stadium. Over tien jaar is die technologie bruikbaar in Afrika. Bacteriën die diesel maken, zijn over vijf jaar realiteit. De vraag is alleen of het economisch kan concurreren met diesel die gratis door de natuur is gemaakt. Dan tissue-engineering: binnen tien jaar moet het mogelijk zijn om óf organen te repareren óf ze van scratch af aan bouwen. En dan heb ik het nog niet eens gehad over een orgaan op een chip. De kwantumcomputer kwam een stap dichterbij toen Leo Kouwenhoven het majoranadeeltje vond. Maar de stap van pure rekenkracht tot computer kan nog vijftig jaar duren. Tenzij er een paar doorbraken worden bereikt op het gebied van de kwantumbit. Bijvoorbeeld om ze reproduceerbaar te kunnen maken of ze aan elkaar te koppelen in een nano-circuit. Dan kan het snel gaan.’
Ook is er al decennia een doemscenario. Oncontroleerbare nanomachines bouwen zichzelf en verwoesten het leven op aarde…
‘Tja. Ook onzin. Darksides zijn er altijd met nieuwe technologie. Bij de ontwikkeling van de stoomtrein waarschuwden mensen dat we zo veel energie niet onder controle konden houden. En auto’s zijn een geweldige technologische vooruitgang, maar het zijn óók moordwapens. We werken in het laboratorium nu een apparaat dat dna zo veel mogelijk kan herkennen. Ik zie mogelijkheden om ziektes op te sporen en op te lossen. Ook is het handig bij forensisch onderzoek. Je ziet een haar en je weet meteen van wie het van afkomstig is. Tegelijk zie ik ook voor me dat ik op Schiphol sta en dat een medewerker zegt ‘welkom meneer Dave Blank, sneu dat u bepaalde ziektes in uw familie heeft’. Straks liggen dit soort gegevens op straat, ik moet er niet aan denken! We moeten goed bestuderen wat de effecten van nieuwe technologieën zijn en er over praten. Welke kant willen we op? Dat debat was lang chaotisch en emotioneel. Tegenwoordig gaat dat beter. Het Rathenau Instituut en het RIVM doen goede risicoanalyses en ze praten veel met wetenschappers. Er is al een nationale dialoog geweest over nanotechnologie en daar moet zeker een vervolg op komen.’
Welke rol speelt Nederland in nanoland?
‘We lopen voorop. Onder andere in Nijmegen en Delft zijn ze bezig met grafeen, Delft zit onder andere op de kwantumcomputer en moleculaire biologie, wij doen hier in Twente lab-on-a-chip, nieuwe materialen en fotonica en dan hebben we nog Eindhoven, Groningen en Amsterdam… Steeds meer topwetenschappers uit verschillende disciplines bemoeien zich ermee. Er wordt weinig dubbel werk gedaan, dus elke euro wordt goed besteed.’
Volgens Hans Clevers – president van de KNAW – levert Nederland te weinig Nobelprijswinnaars. Het beleid zou te veel gericht zijn op toepassingen en te weinig op fundamenteel onderzoek…
‘Daar ben ik het gedeeltelijk mee eens. Als je in de wereld aan de top wilt blijven, moet je je kennis ook vercommercialiseren en het bedrijfsleven erbij blijven betrekken. Ik beschouw Cees Dekker en Leo Kouwenhoven van de TU Delft als Nobelprijskandidaten en dat zijn voorbeelden van wetenschappers die fundamenteel onderzoek met applicatiegericht onderzoek combineren. De grote sponsor van Kouwenhovens Majoranadeeltje is Microsoft. Dat geeft aan dat je elkaar nodig hebt en er niet komt met alleen fundamenteel onderzoek. Trouwens, Clevers zelf is ook een kandidaat en combineert fundamenteel en toegepast onderzoek als geen ander.’
Als u Nobelprijs moet winnen? Waarvoor dan?
‘Ik zit niet in dit vak voor de Nobelprijzen, maar doe onderzoek omdat ik het leuk en inspirerend vind…’
Natuurlijk, maar toch…
‘Dat moet dan zijn voor de ontdekking van een supergeleider op kamertemperatuur, zodat er geen energie verloren gaat aan warmte, omdat de weerstand nul is. Je kan dan bij wijze van spreken energie bij Enschede in de grond stoppen er het er bij Amsterdam weer uit laten komen, zonder energieverlies. Maar ook kunnen er dan nieuwe extreem gevoelige sensoren worden ontwikkeld met kwantumeffecten. Supergeleiding bij kamertemperatuur is een sensatie, maar daar moet nog heel wat voor gebeuren.’
