Interview Andre Geim
In een scène in de film The Graduate uit 1967 wordt de net afgestudeerde en veelbelovende Benjamin Braddock (Dustin Hoffman) apart genomen door een oom. &#8216;Eén woord,&#8217; zegt de oom. &#8216;Plastics.&#8217; Mocht er een remake komen van The Graduate, dan zou &#8216;plastics&#8217; worden vervangen door &#8216;graphene&#8217;: hét wondermateriaal van de komende decennia.
In 2004 ontdekte de Russische wetenschapper Andre Geim samen met zijn promovendus Konstantin Novoselov dat grafeen, een plakje koolstof van één atoom dik, wonderbaarlijke eigenschappen heeft. Het is supersterk, transparant en gedraagt zich als elektrisch tovermateriaal. Sindsdien heerst er een goudkoorts in de wereld van de nanotechnologie. Commerciële en militaire toepassingen liggen als goudklompjes voor het oprapen. Van flexibele touchscreens, supersnelle transistors en sensorapparatuur tot kogelvrije vesten. Nieuwe schatten liggen nog verborgen. Geim wil graag meezoeken, maar hij heeft één groot probleem. In december won hij de Nobelprijs voor de Natuurkunde. En die hangt als een zware last om zijn schouders.
&#8216;Gekke ideeën&#8217;
Gelaten staat Andre Geim (52) te wachten op een taxi naar het natuurkundecongres Physics@FOM. Hij is zojuist door een hostess van het Airport Business Point langs de paspoortcontrole gesluisd, om meteen op een taxi naar Veldhoven gezet te worden. Er staan tientallen taxi&#8217;s, maar de speciale gereserveerde taxi voor de Nobelprijswinnaar is onvindbaar. Een hostess praat met een boos gezicht door haar mobiele telefoon. Geim haalt zijn schouders op. Hij had prima met de trein gekund of met een andere taxi.
Het gaat al een paar maanden zo. Hij is er al een beetje aan gewend. Sinds hij de Nobelprijs voor Natuurkunde won, doet iedereen raar tegen hem.
&#8216;Ik realiseerde me niet hoe anders deze prijs was dan andere prijzen,&#8217; zegt Geim als de taxi eindelijk rijdt. Zijn gezicht heeft iets paradoxaals: een sarcastische brombeer met een vriendelijk glimlach. &#8216;Ik heb wel meer prijzen gekregen. Maar op de een of andere manier kijken de mensen heel anders naar je als je een Nobelprijs hebt gewonnen.&#8217; Hij praat foutloos Engels, met een zwaar Russisch accent: &#8216;This&#8217; spreekt hij uit als &#8216;Ziz&#8217;. &#8216;Soms denk ik wel eens dat de Nobelprijs een curse in disguise is: een verhulde vloek.&#8217; Geim laat een bulderende lach horen. &#8216;Mensen realiseren zich niet hoeveel verplichtingen een Nobelprijs met zich meebrengt. Ik heb plotseling veel nieuwe familie en veel nieuwe vrienden, mensen van wie ik nog nooit had gehoord.
Iedereen ziet me nu als een soort orakel dat alle vragen kan beantwoorden en alle problemen kan oplossen. Ik kreeg net een telefoontje uit Burkina Faso, of ik een brief aan de president wil ondertekenen tegen genitale mutilatie van vrouwen in Afrika. Wat moet ik daar op antwoorden?&#8217;
Andre Geim is geboren en opgeleid in Rusland, maar heeft de Nederlandse nationaliteit. Lange tijd werkte hij in Nijmegen aan de Radboud Universiteit &#8211; hij is als bijzonder hoogleraar nog steeds verbonden aan die Universiteit &#8211; maar sinds 2001 is hij hoogleraar aan de universiteit van Manchester. Hij is een van de grote natuurkundige helden van dit moment. Niet van het type Stephen Hawking of Gerard &#8216;t Hooft, bevlogen theoretici die met pure denkkracht beredeneren hoe de kosmos eruitzag in de eerste milliseconden van zijn bestaan, maar eerder te vergelijken met een negentiende-eeuwse wetenschapper die in zijn laboratorium met grote magneten en microscopen dingen uitprobeert en kijkt wat er gebeurt. Hij houdt van &#8216;gekke ideeën&#8217;. Of een experiment aantoonbare wetenschappelijke waarde heeft, vindt hij minder belangrijk dan of het de nieuwsgierigheid bevredigt. Saaie experimenten zijn verboden in het laboratorium van Geim.
Favoriete hamster
Zelf noemt hij het &#8216;vrijdagavond-experimenten&#8217;: als iedereen lekker naar huis gaat om te genieten van een welverdiend weekend, beginnen Geim en zijn collega&#8217;s aan een wetenschappelijk hobbyproject. Meestal levert het niks op. Maar soms ook wel. Zo ontwikkelde Geim &#8216;gekkotape&#8217;, plakband met minuscule haartjes dat op dezelfde manier aan de muur plakt als de pootjes van een gekko. In Nijmegen liet Geim zien dat je een kikker kunt laten vliegen in een sterk magnetisch veld. Hij schreef er een artikel over, met zijn favoriete hamster als medeauteur (H.A.M.S. ter Tisha), verwijzend naar de Nederlandse gewoonte van professoren om als medeauteur opgevoerd te worden bij artikelen waar ze nauwelijks aan mee hebben gewerkt. De vliegende kikker leverde Geim &#8211; die zelf ook wel iets van een grote hamster heeft &#8211; de Ig Nobelprijs op, een prijs voor onderzoek dat je aan het lachen maakt, maar dat vervolgens tot nadenken stemt. (Geim is de enige wetenschapper met zowel een Ig Nobelprijs als een echte Nobelprijs).
&#8216;Een ander vrijdagavondidee was om grafiet zo dun mogelijk te maken en te kijken wat er gebeurt,&#8217; zegt Geim, met zijn monotone zware basstem. &#8216;Ik vroeg een promovendus om dunne plakjes van grafiet af te krabben. Maar dat werkte niet. Iemand anders opperde toen om plakband te gebruiken.&#8217;
Met plakband kun je een klein zwart laagje van een stukje grafiet trekken en met een ander stukje plakband kun je daar weer iets afhalen. Door dit proces meerdere malen te herhalen, lukte het om plakjes grafiet te maken die zo dun waren dat je er doorheen kon kijken. Door een microscoop bekeek Geim de dunne plakjes. Er waren diverse grijstinten te zien. En de allerlichtste tinten waren één atoomlaag dik. Geim en zijn collega&#8217;s hadden grafeen gemaakt; het dunste materiaal dat bestaat. Koolstofatomen die in een honingraatstructuur aan elkaar vastzitten, een tweedimensionaal kristal met de structuur van kippengaas. Het verhaal van het grafeen en het plakband is inmiddels een wetenschappelijke legende. Het is een verhaal dat iedereen graag hoort, over dat je in de eenentwintigste eeuw nog de Nobelprijs voor Natuurkunde kunt winnen met een stukje Scotch tape en een potlood.
&#8216;Maar dit was nog niet zo bijzonder,&#8217; legt Geim uit. &#8216;Als we alleen maar hadden laten zien dat we kleine vlokjes grafeen konden maken, dan was het werk snel in de vergetelheid geraakt.&#8217; Dat er dunne laagjes grafiet bestaan, verbaasde de wetenschappers niet. Wat wel opzien baarde, was dat je iets zinnigs met die plakjes kunt dóén. Dunne laagjes zijn meestal waardeloos. Iets wat heel dun is, breekt, smelt, rolt op, gaat bladderen of roest weg. &#8216;Alle ervaringen van de laatste eeuw vertellen ons dat hoe dunner je iets maakt, hoe slechter de eigenschappen worden. Mensen die superdunne materialen onderzoeken, doen dat in ultra hoog vacuüm, bij een ultra lage temperatuur. En het werkt nooit.&#8217;
Maar met grafeen is het anders. Geim en zijn promovendus Novoselov lieten stroom door het grafeen lopen en zagen bijzondere elektrische eigenschappen. Ze konden de aard van het materiaal veranderen door de spanning te variëren. De ene keer gedroeg het zich als een metaal als koper of ijzer, maar met een draai aan de knop veranderden de eigenschappen in die van een halfgeleider als silicium, materiaal dat je kunt gebruiken om computerchips mee te maken.
&#8216;Dit was het echte eureka-moment,&#8217; vertelt Geim. Vanaf toen werd er dag en nacht koortsachtig gewerkt met steeds weer nieuwe ontdekkingen.
Grafeen staat met één been in de wonderlijke wereld van de kwantummechanica, de wereld van het hele kleine, die zich tot onze macroscopische wereld verhoudt als de wereld van Harry Potter tot de wereld van de dreuzels. Elektronen, de kleinste dragers van elektrische stroom, vliegen als spoken door het materiaal, alsof muren en obstakels voor hen niet bestaan. &#8216;In een materiaal als koper of goud bewegen elektronen zich chaotisch. Er zijn zo veel onregelmatigheden en zo veel vibraties en fluctuaties. Bij grafeen is dat niet zo. Elektronen schieten er als kogels doorheen.&#8217;
Deze bijzondere elektrische eigenschappen van grafeen maken het mogelijk om supersnel schakelende transistors te maken: schakelaartjes die vliegensvlug aan en uit gezet kunnen worden. Met zo&#8217;n transistor van grafeen is het mogelijk een mobiele telefoon te maken die in een hoger frequentiegebied kan werken dan de huidige generatie telefoons. &#8216;De frequentiegebieden boven de tien gigahertz zijn nu onbruikbaar. Dit is ook de frequentie die lichamen en bagage transparant maakt, wat weer nieuwe mogelijkheden biedt in de beveiliging van luchthavens. Grafeen maakt dat frequentiegebied waarschijnlijk toegankelijk. Je weet misschien hoe duur het is voor jouw telefoonmaatschappij om een bepaald frequentiegebied te kopen. Dat gaat vaak om miljarden dollars,&#8217; vertelt Geim.
Naast alle bijzondere elektrische eigenschappen van grafeen is het ook nog eens supersterk. Onderzoekers van de Columbia Universiteit in New York lieten zien dat als je met grafeen een variant zou maken van plasticfolie, gemaakt van op elkaar geperste laagjes van dit nano-kippengaas, dan zou een olifant die balanceert op een potlood daar niet doorheen zakken. Sterker materiaal dan grafeen is niet bekend.
Door zijn kracht, transparantie en elektrische eigenschappen is het perfect geschikt voor het maken van zachte en flexibele touchscreens &#8211; Samsung heeft de eerste touchscreens van grafeen voor 2012 op de planning staan. Ook is het mogelijk om er extreem gevoelige sensorapparatuur van te maken, die de aanwezigheid van individuele moleculen van een stof kan detecteren.
Dagobert Duck
Niet voor niks galmt bij de onderzoekspoot van IBM en Samsung het woord &#8216;graphene&#8217; in de gangen. En ook DARPA, de wetenschappelijke tak van het Pentagon, stopt grote hoeveelheden geld in het onderzoek naar grafeen.
&#8216;Elke dag verschijnen er nu tien wetenschappelijke artikelen over grafeen. Honderden groepen overal ter wereld werken eraan. Het doet denken aan de wereld die Jack Londen beschrijft in zijn verhalen over de goudkoorts in Alaska, de Klondike Goldrush,&#8217; zegt Geim. Bij het vissen naar zalm ontdekte men in 1896 in Yukon goudklompen. Honderdduizend mensen, huisvaders, fabrieksarbeiders en gelukszoekers, trokken vervolgens naar The Klondike, in een lange stoet stapten ze door besneeuwde bergpassen. Velen overleefden het niet, maar sommigen hadden geluk en kwamen met zakken vol geld terug in Los Angeles en New York. Dagobert Duck bijvoorbeeld werd rijk in de Klondike Goldrush.
Nu is er, net als in 1896, een grote stoet mensen die achter elkaar aanlopen met als doel een unieke toepassing voor grafeen te ontdekken. Iedere wetenschapper probeert zijn eigen gebiedje af te bakenen om te graven en te hakken. Geim heeft dit najaar een paaltje geplant bij een variant van grafeen: fluorografeen. Dat is een tweedimensionale variant van teflon, die onder andere mogelijk gebruikt kan worden om pannen met een onverwoestbare anti-aanbaklaag te maken. &#8216;Huisvrouwen zullen misschien wel een standbeeld voor me oprichten.&#8217;
Goudzoeker
Maar Geim wil meer. Het wordt hem te druk in de grafeenvallei. &#8216;Ik wil naar de volgende bergpas, om te kijken wat daarachter ligt.&#8217; Hij wil op zoek naar een van de heilige gralen van de natuurkunde: een materiaal dat supergeleidend is bij kamertemperatuur. Een materiaal dat stroom kan geleiden zonder weerstand, zonder warmte te ontwikkelen &#8211; en er zijn redenen om aan te nemen dat grafeen nieuwe openingen biedt voor het vinden van zulk materiaal. &#8216;Als we supergeleiding vinden bij kamertemperatuur, dan zou dat een gebeurtenis zijn die de loop van de geschiedenis verandert.&#8217; Geims ogen glanzen bij die gedachte. &#8216;Er zijn theoretische en experimentele feiten die erop wijzen dat dat mogelijk zou kunnen zijn.&#8217; Al een paar keer dachten Geim en zijn mensen dat ze beet hadden, &#8216;maar als we beter keken, bleek het om een fout te gaan.&#8217;
Geim loopt nu rond als een goudzoeker die goud gevonden heeft en erachter komt dat het in de bergen en de kou niets waard is. Je kunt het niet eten, je kunt het niet opstoken. Je kunt er eigenlijk niks mee.
&#8216;Ik weet niet wat ik met mijn prijsgeld moet doen. Ik heb zelfs geen extra geld nodig voor mijn onderzoek. Ik hoef niet op vakantie, eerste klas en businessklas zijn belachelijk. Ik heb een mooie BMW, ik heb geen Ferrari. Het enige wat ik kan bedenken is een groter huis kopen, maar dat kost tijd en ik heb geen tijd. Het lijkt een luxeprobleem, maar ik wil werken. Geld is echt een extra probleem. Ik denk dat mensen met veel geld allemaal lijden onder het probleem van hoe het uit te geven. Tenzij je een high maintenance wife hebt, maar die heb ik ook al niet. Zelfs mijn dochter van tien haat winkelen.&#8217;
Niet alleen het extra geld, maar ook zijn nieuwe status van Nobelprijswinnaar hangt als een zware rugzak om zijn schouders. &#8216;Ik moet een geschreven versie maken van de Nobel-lezing van tienduizend woorden en een autobiografie schrijven van zevenduizend woorden. Dat staat in de regels. Als je de Nobelprijs krijgt, teken je alle papieren zonder op de kleine lettertjes te letten. En zo verplicht je je tot het schrijven van die artikelen. Ik dacht, dat schrijf ik wel even op. Maar toen bekeek ik de artikelen van de vorige Nobelprijswinnaars en ik herkende meteen de goed geschreven stukken. Ja, dan wil ik het ook goed doen. Dat kost me nu veel tijd. Sinds oktober schrijf ik mijn wetenschappelijke artikelen in vliegtuigen en geef ik interviews in taxi&#8217;s.&#8217;
Hij zucht diep en kijkt uit het raampje naar de langsglijdende naaldbomen.
&#8216;De Nobelprijs maakt mensen op verschillende manieren gek. Echt gek. Kijk naar Brian Josephson, die is gek geworden.&#8217; Josephson hield zich ook bezig met supergeleiding en kreeg in 1973 de Nobelprijs. &#8216;Hij was misschien al gek voordat hij de Nobelprijs kreeg, maar daarna werd hij het zeker. Anderen laten een monument van zichzelf neerzetten voor hun laboratorium en weer anderen willen laten zien dat het geen toeval was dat ze de Nobelprijs wonnen. Ze gaan zo hard werken dat ze een zenuwinzinking krijgen. Dit gebeurt echt allemaal.&#8217;
Bang om zelf gek te worden is Geim niet. &#8216;Ik ben een gezond mens. Ik heb veel dingen gezien. Het is niet makkelijk om me bang te maken, of megalomaan.&#8217;
Als hij aankomt bij het congrescentrum de Koningshof in Veldhoven stappen professoren en promovendi lachend op Andre Geim af, alsof hij een ver familielid is of een oude vriend die na lange tijd op bezoek komt.
Andre Konstantin Geim
Nationaliteit Nederlands
Geboren 21 oktober 1958 in Sochi, Rusland
Getrouwd met dr. Irina Grigorieva, ook natuurkundige, dochter Alexandra
1982 Afgestudeerd aan &#8216;FizTeh&#8217;, de Technische Universiteit van Moskou
1987 Gepromoveerd aan het Instituut van Vaste Stof Fysica in Chemogolovka, Rusland
1994 &#8211; 2000 Universitair docent, Radboud Universiteit Nijmegen
2001 &#8211; nu Hoogleraar in Cambridge
Ontdekkingen van Geim:
In 1997 liet Geim een kikker vliegen in een sterk magnetisch veld.
In 2002 ontwikkelde Geim Gekko-tape, gebaseerd op de manier waarop gekko&#8217;s tegen de muur en het plafond kunnen lopen.
In 2003 ontdekte Geim samen met zijn promovendus Konstantin Novoselov grafeen, een stabiel tweedimensionaal kristal met uitzonderlijke eigenschappen.
Geim won vele natuurkundige prijzen, zoals de Mott-medaille en de Hughes-medaille van de Royal Society. In 2000 won hij de Ig Nobelprijs en in 2010 de echte Nobelprijs.
In zowel 2009 als 2010 werd Andre Geim genoemd in de top 5 &#8216;Hottest Researchers&#8217; van Thomson Reuters.
vn.nl voor een filmje waarin is te zien hoe je zelf grafeen kunt maken

Gerelateerd