Het ministerie van Economische Zaken heeft 22 miljoen euro subsidie toegekend aan Nanoimpuls. Directeur van dit initiatief is David Reinhoudt. Reinhoudt is tevens wetenschappelijk directeur van MESA+ en in Nederland het eerste aanspreekpunt als het gaat om nanotechnologie.

David Reinhoudt (60) is oprichter en wetenschappelijk directeur van het MESA⁺-instituut in Twente. MESA⁺ is als onderzoeksschool vier jaar geleden opgezet om onderzoek te doen naar de materialen, technologieën en systemen voor de informatiemaatschappij, meer algemeen nanotechnologie. Bij het instituut werken inmiddels meer dan vierhonderd mensen. Vorig jaar haalde het de voorpagina van de Volkskrant met de transfer van Ad Lagendijk uit Amsterdam naar Twente. Verder biedt MESA⁺ ruimte aan een aantal jonge NWO-onderzoekers zoals Jurriaan Huskens en Richard Schasfoort. Reinhoudt gelooft in de innovatiekracht van nanotechnologie voor de economie, voor hem is het controleren van de eigenschappen van structuren op nanometerschaal dan ook absoluut geen hype.

Vanwaar de fascinatie voor nanotechnologie?

“Als ik vroeger een auto kocht, moest je die eerst inrijden en om de tweeduizend kilometer de olie vervangen enzovoort. Doordat onderdelen nu veel preciezer kunnen worden gemaakt en dus beter op elkaar aansluiten is dat niet meer nodig. Nanotechnologie is de ultieme productietechnologie, omdat je controle hebt over de meest elementaire bouwstenen van materie. Als je kijkt naar de geschiedenis van de productietechnologie vanaf de hunnebedden, dan zie je dat de mens steeds nauwkeuriger, en dus op steeds kleinere lengteschalen, het productieproces beheerst. Dat is met name de laatste twintig tot dertig jaar uitgemond in de halfgeleiderindustrie waarbij met fotolithografie structuren van rond de tweehonderd nanometer zijn gemaakt. Maar hier loopt men tegen een fysieke ondergrens op, namelijk de golflengte van het licht. Honderd nanometer is voor een fysicus gigantisch klein maar voor een chemicus juist heel groot. Voor een bioloog is het overigens juist de typische lengteschaal waarop alles gebeurt. Met behulp van niet-covalente synthese kan je juist structuren op deze schaal maken. Hier ben ik dertig jaar geleden mee begonnen in Nederland.”

Dat waren de kroonethers waar u bij Shell in de jaren zeventig aan gewerkt heeft. Wat was de motivatie toen om daar aan te werken?

“Wat mij tegenstond na mijn promotie was dat iedereen mooie stofjes maakte die je vervolgens aan een bioloog of medicus gaf, die er de leuke dingen mee deed. In Delft hoorde ik onderzoekers van DuPont voor het eerst vertellen over kroonethers. Toen zag ik voor het eerst een molecuul als een stukje gereedschap waar je iets mee kon doen. Dat doe ik eigenlijk nog steeds: het maken van de meest elementaire bouwsteentjes. Bij nanotechnologie gaat het om het molecuul als individu en hoe we die kunnen controleren.

De motivatie bij Shell, om daar op terug te komen, was dat we bariumsulfaat in oliebronnen met kroonethers wilden wegwassen. Dat was het ultieme doel. Olie zit in de rotsen met barium en calcium. Om die olie eruit te krijgen wordt er zeewater dat sulfaat bevat met duizenden tonnen per uur naar beneden gepompt. De temperatuur onder in een boorput is ongeveer 120 graden Celsius. Dat geeft dus bariumsulfaat en calciumsulfaat. Dit laatste kan je er wel met EDTA uithalen maar bariumsulfaat verstopt alle pijpleidingen. Wij maakten moleculen om dit op te lossen.”

Wanneer werd het onderzoek aan de kroonethers nu nanotechnologie? Wanneer kwamen de verbindingen met de andere gebieden erbij?

“In Europa werkten toentertijd eigenlijk alleen de latere Nobelprijs­winnaar Jean-Marie Lehn en ik aan kroonethers. Maar ik kon niks publiceren omdat ik bij Shell werkte.”

Dat klinkt of u een Nobelprijs heeft gemist.

“Nee, nee, dat is niet zo. In ieder geval ben ik naar de universiteit gegaan. In Twente kwam ik in contact met Piet Bergveld, een elektrotechnicus die een veldeffecttransitor had omgebouwd zodat hij ermee in water de zuurgraad kon meten. Mijn idee was om daar een laagje kroonethers op te zetten om zo een natrium- en kaliumgevoelige sensor van te maken. Dat is ook gelukt, na vijftien jaar is dat nu een commercieel product.”

Wat zijn de belangrijkste doorbraken van de afgelopen paar jaar die de weg naar de toekomst aangeven?

“De belangrijkste doorbraak is zonder twijfel de Scanning Tunneling Microscoop. Deze techniek heeft alles mogelijk gemaakt, zonder dat konden we nu helemaal niks. Nanotechnologie kan pas tot bloei komen nadat je een enkel molecuul kan zien en oppakken. We kunnen nu video-opnames maken met een resolutie van vijf nanometer. Dit in combinatie met de supramoleculaire chemie, waarvan nog niet veel zichtbaar is in de nanotech, gaat voor een versnelling zorgen.”

Wat gaat er gebeuren met de 22 miljoen die het Nanoimpuls-initiatief heeft gekregen?

“Nederland loopt wetenschappelijk gezien voorop in de nanotechnologie maar was het laatste geciviliseerde land zonder programma voor de nanotech. We hebben nu al het nanotechnologische onderzoek in Neder­land bottom-up georganiseerd in NanoNed. Maar 22 miljoen euro is natuurlijk niet zoveel, MESA⁺ zelf is in 1999 gestart met ruim 5 miljoen euro extra geld voor nanotechnologie. Het geld moet ook nog eens verdeeld worden over twintig groepen. We gaan met het geld investeren in het upgraden van de faciliteiten. Er komt een focussed ion-beam en andere zaken, waarmee je dus echt ‘nanofabrication’ kan doen.”

Nanotechnologie als motor van Nederland Kennisland lijkt dus nog wel even te duren?

“De boot missen bij nanotechnologie zou desastreus zijn omdat het alle productieprocessen gaat beïnvloeden, van auto’s, kleding, voedsel tot bijvoorbeeld coatings. Het belangrijkste voordeel van dingen kleiner maken is dat je gekwantificeerde eigenschappen krijgt. Een blokje koper van 1 mm³ heeft dezelfde eigenschappen als een blok koper van 1 m³. Maar op nanoschaal is de vrije weglengte van een elektron groot ten opzichte van de afmetingen en krijg je discrete overgangen. Alles draait om lengte-afhankelijke eigenschappen. Als je iets rood of blauw wilt verven, ga je op zoek naar een pigment om in de verf te stoppen. Titanium­deeltjes met een grootte van zo’n 10 nanometer geven een witte kleur. Maar als je de deeltjes nog kleiner gaat maken worden ze eerst geel dan groen, blauw, rood etc. Je kan in principe elke kleur verf maken met alleen titaniumdioxide.

Zijn er ook plannen om mee te doen met het 6e kaderprogramma van de EU?

“Jazeker. Cambridge heeft met Twente het initiatief genomen om een paar grote nanocentra aan elkaar te koppelen. Maar NanoNed zal hier niet als Nederlandse woordvoerder optreden, ik kan niet namens acht verschillende universiteiten verplichtingen aangaan. Alhoewel de overheid dat wel zou willen natuurlijk. Maar het is een beetje of je in Europa een voetbalcompetitie hebt met alleen maar nationale teams, dat is ook niet lang vol te houden.”

***Kader***

Nano-impuls

De nanotechnologie in Nederland heeft een extra stimulans gekregen doordat het ministerie van Economische Zaken 22 miljoen euro subsidie aan acht kennisinstellingen heeft geschonken. In het Nanoimpuls-initiatief, waarvan David Reinhoudt hoofd is, zijn alle universiteiten (op Leiden, Utrecht en Maastricht na), TNO en de Nederlandse industrie verenigd. Vanuit de industrie heeft Philips een aanzienlijk bedrag uitgetrokken om de nanotechnologische kennis uit te breiden, maar verder doen ook ASML, het midden- en kleinbedrijf, DSM en Unilever mee. De subsidiegelden van EZ zullen voor investeringen in apparatuur, cleanrooms en vier nieuwe programma’s gebruikt gaan worden. Als het aan Reinhoudt ligt is de Nanoimpuls een opwarmer voor het NanoNed: een grootschalig Nederlands programma rond nanotechnologie dat voor een bedrag van 140 miljoen euro aanspraak wil maken op de aardgasgelden van ICES/KIS-3. Verwacht wordt dat NanoNed ten minste 150 vacatures voor aio’s en postdocs oplevert.