Zo'n zonnecel is juist heel fundamenteel

Het onderscheid tussen fundamentele en toegepaste fysica stoort Richard van de Sanden. Supergeleiders en zonnecellen vergen ook fundamenteel inzicht. Margriet van der Heijden

Ja, natuurkundigen worstelen een beetje met zichzelf”, zegt Richard van de Sanden (45) halverwege het gesprek. Hij knijpt zijn ogen spottend samen. Van de Sanden, hoogleraar Plasma & Materials Processing aan de Technische Universiteit Eindhoven, is zelf natuurkundige. De afgelopen maanden heeft hij de discussie gevolgd die fysici over hun vak voeren in kranten en in bijvoorbeeld het Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde.

Wordt de natuurkunde te veel gedomineerd door een circuit dat elkaar prijzen toekent voor nauwelijks te begrijpen theorieën? Moeten fysici de toepassingen van hun werk vaker voor het voetlicht brengen? Zich meer laten leiden door maatschappelijk belangen? Beter lobbyen? Over zulke zaken gaat het.

“Het zijn de uitingen van een jongetje dat geen aandacht krijgt”, zegt Van de Sanden. Een jongetje dat vroeger wel altijd op de eerste rij zat. En dat toen iets te vaak geclaimd heeft dat het allerlei problemen wel zou oplossen, denkt hij. “Alleen: waarom liggen er dan nog steeds geen zonnecellen op alle daken? Waarom wachten we nog altijd op kernfusie?”

Natuurkundigen, zegt Van de Sanden, zijn mede daardoor niet langer degenen die als eersten om advies wordt gevraagd. “En de tijd is al helemaal voorbij dat ze zomaar een zak met geld kregen omdat ze zelf wel zouden weten waaraan ze dat geld moesten besteden.” Ook van natuurkundigen wordt nu verwacht dat ze verantwoording afleggen, en daar moeten ze aan wennen.

Deze zomer kreeg Van de Sanden van FOM, de stichting die in Nederland natuurkundig onderzoek financiert, de Valorisatieprijs, een ‘eerbetoon voor onderzoekers die hun resultaten tot nut van de maatschappij maken’. Hij werkt samen met veel bedrijven, waaronder Nuon Helianthos, OTB Solar, Fuji (aan zonnecellen en organische leds) en Philips (aan microbatterijen). Er staan 19 octrooien op zijn naam. Van de Sanden heeft, kortom, zijn blik altijd al op de buitenwereld gericht.

U heeft zich aan de discussie gestoord, zei u. Waarom?

“Vanwege het onderscheid dat sommige fysici nog altijd maken tussen fundamenteel onderzoek aan de ene kant en toegepast onderzoek aan de andere kant. Alsof onderzoekers die aan zonnecellen werken, niks meer met fundamentele natuurkunde te maken hebben.

“Maar als ik nadenk over de productie van zonnecellen en hoe ik daarvoor films moeten laten aangroeien op atomair niveau, met behulp van een plasma in een reactor, dan loop ik óók tegen heel fundamentele problemen op. De modellen van onze plasma’s verschillen niet zoveel van die van een exploderende ster, en ook onze modellen roepen steeds nieuwe vragen op.”

Het onderscheid is niet zo groot?

“Nee, het is anders: als je deze tweedeling maakt, ga je voorbij aan de werkelijkheid. Daarin tekent zich een heel ander onderscheid af: tussen reductionistische natuurkunde aan de ene kant, en complexe, meer holistische natuurkunde aan de andere kant.

“In de reductionistische benadering probeer je de natuur, de kosmos, te beschrijven door die te herleiden tot de kleinste bouwstenen en de wiskundige vergelijkingen die hun gedrag beschrijven. Maar wanneer je een plasma wilt beschrijven of een eiwit, of wanneer je wilt begrijpen hoe een supergeleider werkt bij hoge temperaturen, dan kun je niks met elementaire deeltjes als quarks en leptonen. Dan werk je in een heel ander domein, en dat heeft zijn eigen fundamentele problemen.

“Die discussie is natuurlijk al een kwart eeuw oud. In Nederland was Ad Lagendijk een van de kruisvaarders voor dat idee van complexiteit.”

Het klinkt ook alsof u zich, als toegepast of zo u wilt niet-reductionistisch fysicus, een beetje miskend voelt...

“Nou, er klinkt in die discussie ook continu een waardeoordeel door. Neem de voorzitter van de Nederlandse onderzoeksfinancier NWO [de fysicus Jos Engelen, red.] Die zei laatst in deze krant dat jongeren die natuurkunde gaan studeren afkomen op fundamentele zaken als quarks en zwarte gaten... Dan gaat hij dus helemaal voorbij aan de Technische Universiteiten. Die leiden juist de meeste natuurkundestudenten op.

“In datzelfde gesprek zei de NWO-voorzitter ook dat wetenschappers niet per se moeten luisteren naar ‘wat het volk wil’. Hij koppelde zelfs de PVV daaraan. Dat vond ik denigrerend. Je kunt niet enkel natuurkunde bedrijven om de natuurkunde, zoals l’art pour l’art. Het ergert me dat je geen verantwoording zou willen afleggen.”

Natuurkundigen moeten wel steeds verantwoording afleggen?

“Ja, want uiteindelijk gaat het altijd om mensvragen. Of het nu gaat om de kwestie: hoe lossen we het energieprobleem op? Of om de vraag: waar komen we, waar komt de kosmos, vandaan? Het heeft altijd met mensen te maken. En voor beide soorten vragen kun je, en moet je volgens mij, verantwoording afleggen. Dat helpt je, denk ik, ook bij het lobbyen voor onderzoeksgeld.”

Hoe zit dat bij uzelf? U werkt vaak met bedrijven samen.

“Ik hou van vragen uit de maatschappij. Ik wil graag ‘nuttig’ bezig zijn. Mijn steentje bijdragen aan het oplossen van energieproblemen. Of, wat minder idealistisch, meedenken over flexibele, oprolbare elektronica.

“Daarbij gaat het me niet om hele praktische vragen zoals: kun je een dunne film maken bij die en die temperatuur, met die en die dikte en binnen die en die tijd. Dat is echt technologie.

“Mij interesseren juist de meer fundamentele vragen zoals: kun je bij de productie van zonnecellen heel zuiver en heel snel een film van silicium op een oppervlak deponeren? Dan krijg je te maken met complexe plasma’s – gassen waarin ionen en elektronen in een soep door elkaar bewegen. Lukt het om zo’n ingewikkeld plasma te temmen en om het netjes neer te laten slaan in de vorm van een heel dunne film?”

U werkt vaak aan zulke vragen van bedrijven. Hoe doet u dat?

“Ik heb een groep van 35 man die jaarlijks 3 miljoen euro omzet. Ruwweg een kwart van dat geld komt van de universiteit, 40 procent komt van onderzoeksfinanciers als FOM en NWO, en het resterende kwart komt van het bedrijfsleven. Die bedrijven betalen mee aan de lopende rekening en in voorkomende gevallen betalen zij ook de – peperdure – octrooiaanvraag. In ruil daarvoor krijgen zij het patent. De onderzoekers krijgen de eer – hun namen worden vermeld – en de universiteit krijgt royalty’s.”

U behoort daarmee tot een minderheid. Uit onderzoeksmonitoren en innovatierapportages blijkt keer op keer dat Nederlandse fysici wereldwijd heel goed scoren – in de topdrie staan als het gaat om citaties bijvoorbeeld. En dat tegelijkertijd het bedrijfsleven minimaal van al hun kennis profiteert. Hoe komt dat volgens u?

“Ja, dat is de kennisparadox en ook daarover zijn jaren geleden al zinnige zaken gezegd, bijvoorbeeld door Teun Klapwijk van de TU Delft. Op een of andere manier hebben we in Nederland meer ontzag voor mensen die bedenken hóé je iets zou kunnen maken, dan voor mensen die echt iets willen maken. Met het beschrijven van fenomenen kun je in Nederland dus veel beroemder worden, dan wanneer je die fenomenen probeert uit te werken naar de praktijk. Dat laatste noemen we in Nederland heel snel ‘technologie’ en daar zijn we een beetje vies van.

“Intussen gaan we eraan voorbij hoe ontzettend veel, óók fundamenteel werk er verzet moet worden om van zo’n fysisch fenomeen naar een toepassing te komen. Neem de leds die energiezuinig licht produceren in beeldschermen, verkeerslichten, lampen enzovoorts. In 2000 kregen Zhores Alferov and Herbert Kroemer de Nobelprijs voor hun werk aan de gelaagde halfgeleiderstructuren, waarvan later leds gemaakt zijn. Maar wat er allemaal bij komt kijken om zulke structuren daadwerkelijk op grote schaal te maken... En hoeveel fundamentele kennis van chemie dat vereist, en van vacuümtechniek en van bundelepitaxie [waarbij een gerichte bundel moleculen wordt gebruikt om een dunne structuur op een oppervlak te laten aangroeien, red.]... Daar denken we in Nederland liever niet aan.”

Nederlandse fysici zijn arrogant?

“In dit opzicht wel. Neem de Verenigde Staten. Daar voelen natuurkundigen zich niet te goed om aan maatschappelijke problemen te werken. Obama’s minister van Energie, David Chu, kreeg in 1997 een Nobelprijs voor het opsluiten van ultrakoude atomen met laserlicht, maar daarna wijdde hij zich als directeur van het Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in Californië helemaal aan het energieprobleem.

“En Carl Wiemann die in 2001 een Nobelprijs won voor het maken van een Bose-Einsteincondensaat, pakte zijn boeltje op en zet zich nu in voor het verbeteren van het natuurkundeonderwijs in de VS.”

Fysici moeten volgens u niet alleen filosofisch zijn – peinzen over waar we vandaan komen en hoe de wereld in elkaar zit – maar ook een beetje idealistisch?

“Kijk, daar heb je weer zo’n woordgebruik... Je zet nu filosofisch tegenover idealistisch. Maar volgens mij heb je, als het over het energieprobleem of het klimaatprobleem gaat, net zoveel filosofisch inzicht nodig. Misschien nog wel meer. De vragen zijn alleen anders. Bijvoorbeeld: is het wel redelijk om zoveel energie te verbruiken als we nu doen?

“Of: zet het geld dat we steken in het oplossen van deze twee problemen eens af tegen de hoeveelheid geld die naar gezondheidsonderzoek gaat. Philips bijvoorbeeld stort zich helemaal op die markt voor ‘health’. Maar een beetje gechargeerd gaat het in welvarende landen dan toch om het oprekken van de gemiddelde leeftijd van 81 naar 81,5 jaar – om een luxeprobleem dus.

“Terwijl, als we een fractie van dat geld zouden besteden aan energieonderzoek... Dan zouden we daarmee in Afrika voor schoon water en een betere hygiëne kunnen zorgen – want ja, daar is energie voor nodig. Dan zouden we de gemiddelde leeftijd daar van 45 naar 65 kunnen brengen.”

Eerder zei u dat fysici er deels zelf voor hebben gezorgd dat ze in aanzien zijn gedaald, door beloftes te maken die ze niet konden nakomen. Maar fysici die het klimaat- of het energieprobleem zeggen te gaan oplossen – doen die niet hetzelfde?

“Ja, dat kun je onbescheiden noemen. Maar het is wel nodig om er aan te werken.

“En kijk, het ligt natuurlijk niet alléén aan fysici zelf dat het vertrouwen in hun kunnen is afgenomen. Na de Tweede Wereldoorlog was er in de hele maatschappij een groter vooruitgangsgeloof. Een optimistisch geloof in wetenschap en techniek die, noem maar wat, elektrische messen brachten en alle problemen zouden oplossen.

“Zelf herinner ik me, dat was dus alweer later, hoe mijn generatiegenoten en ik telkens uitkeken naar wéér een snellere en compactere personal computer. Nu zijn we daaraan gewend geraakt. We kijken niet meer op of om van weer een grotere harde schijf, of een nog multifunctioneler mobieltje. We zijn met zijn allen een beetje verwend geworden.

“Maar goed, terugkomend op de energie- en klimaatproblemen: fysici hebben nog altijd veel krediet. Ruimschoots genoeg, denk ik, om die problemen, samen met chemici en elektrotechnici en anderen, te kunnen aanpakken.”