Potlood en plakband goed voor Nobelprijs
STOCKHOLM – Zes jaar geleden is het nog maar, dat het de natuurkundigen Andre Geim en Konstantin Novoselov lukte om –met potlood en plakband– grafeen te maken. Het grafietlaagje met een dikte van één koolstofatoom levert hen nu al een Nobelprijs op.
De natuurkundewereld reageerde in eerste instantie sceptisch op hun publicatie in Nature. In theorie zou het materiaal niet eens kunnen bestaan. Intussen werken vakgroepen wereldwijd aan deze veelbelovende koolstofvariant die de elektronicawereld zomaar op de kop kan zetten.
Opvallend dat het Nobelcomité de vinding nu al baanbrekend genoeg vindt om er de prijs der prijzen aan toe te kennen. Niet zelden liggen tussen wetenschappelijke doorbraak en uitreiking van de prijs tientallen jaren. Met het gevolg dat veel gelauwerden de tachtig al zijn gepasseerd. Zo niet hier. Geim is 51 en Novoselov slechts 36 jaar oud.
Beide nanotechnologen zijn Rus van geboorte en als hoogleraar verbonden aan de Britse Universiteit van Manchester. Voor ze daar terechtkwamen, werkten ze een aantal jaar aan de Radboud Universiteit Nijmegen, met de supermagneet van prof. dr. Jan Kees Maan. Novoselov is er in 2003 gepromoveerd, Geim was er van 1994 tot 2001 universitair docent. Geim heeft destijds de Nederlandse nationaliteit aangenomen. Novoselov is Brits-Russisch staatsburger.
Eerder dit jaar haalde Nijmegen de banden met Geim weer wat aan door hem als bijzonder hoogleraar te benoemen. Terugkomen naar een Nederlandse universiteit zit er wat hem betreft niet in, aldus een interview in Chemisch vakblad C2W, naar aanleiding van die benoeming. “Eén professor is de baas en alle eer komt hem uiteindelijk toe. Daar voel ik me niet helemaal lekker bij.”
Geim ziet de toepassing van grafeen in de praktijk al helemaal voor zich: “Het is 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.”
Lange tijd stond de onmogelijkheid om grote hoeveelheden grafeen te maken een doorbraak in de elektronica in de weg. „Begin dit jaar lukte het om meer dan een vierkante centimeter te produceren. 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.”
Maan is, als oud-collega van Geim en promotor van Novoselov, blij met de onderscheiding: „Het is volledig terecht dat zij de Nobelprijs nu krijgen. Zij zijn als geen ander in staat een goed idee te vertalen en met eenvoudige middelen een prachtig onderzoeksresultaat te bewerkstelligen.”
Het eenvoudige middel waar Maan op doelt, is een stukje plakband, waarmee de twee mannen in 2004 in hun laboratorium in Manchester de grafietlaagjes van een potloodpunt afpelden als de rokken van een ui. Onder de elektronenmicroscoop blijkt het laagje grafiet slechts één atoom dik te zijn.
Ook Lieven Vandersypen, programmaleider van het grafeenonderzoek van de TU Delft reageert enthousiast: „Geim en Novoselov zijn ook na hun plakbanddoorbraak toonaangevend gebleven in het vakgebied. Ze bedenken steeds weer leuke en relevante experimenten.”
Het wachten is nu op toepassingen. „Elke week verschijnen ruim vijftig publicaties met grafeen in de titel, en wordt ook bij bedrijven als Samsung en IBM hard gewerkt aan het bestuderen van mogelijke toepassingen in bijvoorbeeld touchscreens en platte beeldschermen.”
Grafeen is niet de enige bijzondere koolstofvariant die in het laboratorium is gemaakt. Eerder sleutelden wetenschappers een koolstofbol in de vorm van een voetbal in elkaar – in 1996 goed voor de Nobelprijs voor Chemie. Later volgen koolstofnanobuisjes, die in wezen niets anders zijn dan een tot een koker gevouwen velletje grafeen.
De jongste loot aan de koolstoftak is wel de meestbelovende. De natuurkundige eigenschappen van grafeen zijn minstens zo bijzonder als die van de eerder ontdekte koolstofvarianten, terwijl het materiaal handzamer is in gebruik.
Het is de tiende keer dat een Nederlander de natuurkundeprijs in de wacht sleept. De laatste keer was in 1999, door de Utrechtse natuurkundigen Gerard ’t Hooft en Martinus Veltman. In totaal is Nederland sinds de eerste Nobelprijzen in 1901 negentien keer in de prijzen gevallen. Vijf daarvan vielen in de eerste dertien jaar.
Geim is de eerste wetenschapper die zowel een Nobelprijs als een IgNobelprijs heeft verdiend. Deze ludieke tegenhanger die sinds 1991 bestaat, zet wetenschappers in het zonnetje wiens onderzoek mensen eerst laat glimlachen en vervolgens doet nadenken. Hij kreeg de onderscheiding in 2000 omdat hij er met behulp van de Nijmeegse supermagneet in geslaagd was een kikker in bolletje van water te laten zweven.
