KLeurrijke balletjes

Kenneth S. Deffeyes Nanoscale. Visualizing an invisible world. MIT Press. 133 pagina’s, prijs 24 euro.

Kenneth S. Deffeyes Nanoscale. Visualizing an invisible world. MIT Press. 133 pagina’s, prijs 24 euro.

Zien is geloven. In vijftig kleurrijke tekeningen toont dit boekje de atomen waaruit metalen, mineralen, medicijnen en enzymen zijn opgebouwd. Atomen zijn niet zichtbaar onder de microscoop. De plaatjes hebben we te danken aan de uitvinding van röntgenkristallografie, begin vorige eeuw. Afgevuurd op een kristal raken röntgenstralen verstrooid tot een stippenpatroon dat onthult hoe atomen daarin gerangschikt zijn.

De röntgenkristallografie heeft talloze Nobelprijzen opgeleverd, zo vertelt Kenneth Deffeyes, emeritus hoogleraar geologie aan Princeton in Nanoscale. De eerste kristallografen modelleerden diamant of tafelzout, vanaf eind jaren dertig volgden ingewikkelde organische moleculen zoals hemoglobine en – in Watson en Cricks publicatie uit 1953 – DNA. Sinds de uitvinding van de tastmicroscopen, de STM (in 1981) en de ATM (in 1986) is een nieuwe manier van kijken op atomaire schaal in zwang. Deze microscopen tasten oppervlakken af met een scherpe naald, maar Deffeyes maakt er geen woord aan vuil. Tastmicroscopen kunnen qua wetenschappelijke verdiensten nog niet tippen aan de röntgenkristallografie.

Nanoscale staat vol kleurrijke balletjes – atomen – en luciferdunne stokjes – chemische bindingen. Tafelzout is een blok van grote groenblauwe chloorbollen en kleine witte natriumknikkers. Enzymen, eiwitten die reacties versnellen in biologische cellen, zijn klonten van honderden of duizenden balletjes.

Kleine verschillen in structuur hebben soms grote gevolgen. Cafeïne en theobromine, een stof die smaak geeft aan chocolade, verschillen één kleine (methyl)groep van elkaar. Nanotubes geleiden alleen goed als deze koolstof buisvormen met kippengaasstructuur juist zijn opgerold.

In mini-essays bij de plaatjes lukt het Deffeyes vaak niet om uit te leggen waarom die kleine verschillen resulteren in radicaal andere eigenschappen. Hij is op zijn sterkst met pakkende beelden en anekdotes.

Diamant wordt alleen diamant als het een razendsnelle lift naar het aardoppervlak krijgt van een explosieve vulkaan. En Rene Just Häuy smeet zijn calcietverzameling aan diggelen om te achterhalen uit welke bouwstenen het mineraal is opgebouwd. Als het niet waar is, schrijft Deffeyes, dan zou het waar moeten zijn.

    • Michiel van Nieuwstadt