Rus uit Nijmegen krijgt Nobelprijs Grafeen is intussen wereldwijd 'hot'

De Nobelprijs voor natuurkunde is vanmorgen toegekend aan de Brit Konstantin Novoselov (36) en de Nederlander Andre Geim (51). Zij kregen de prijs voor de ontdekking van grafeen: een ultradun koolstofmateriaal. Beide wetenschappers zijn Rus van origine en werken als hoogleraar aan de universiteit van Manchester. Dat de prijs ook Nederland toevalt komt doordat Geim van 1994 tot 2001 als universitair hoofddocent aan de Nijmeegse universiteit was verbonden, en sindsdien Nederlands staatsburger is.

Het ultradunne grafeen kwam in 2004 voort uit een van de ‘gekke’ proeven waar Geim beroemd om is, en waaraan Novoselov graag meewerkte. Vrijdagavondproeven, noemden zij die vrolijke experimenten waaraan je, zeiden ze in een interview, „minstens 10 procent van je tijd moet besteden”.

In zo’n proef trokken ze, in 2004, met een stukje Scotchtape een superdun schilletje grafiet van een potloodpunt. Het resultaat: een soort kippengaas van koolstofatomen dat de natuurkundige wereld sindsdien in zijn greep heeft.

Het kippengaas – grafeen – beschikt over uitzonderlijke eigenschappen. Het kan elektriciteit net zo goed geleiden als koper dat doet. Het geleidt warmte beter dan alle bekende materialen. Het is nagenoeg transparant, maar toch zo dicht dat zelfs heliumgas er niet doorheen gaat.

Samen maakt dat grafeen geschikt voor toekomstige toepassingen zoals in supersterke, lichtgewichtmaterialen voor vliegtuigen, auto’s en ruimtevaart, of in transparante materialen voor touchscreens, lichtpanelen en zonnecellen.

Op Geims conto staat meer gekkigheid: de proef waarin hij onder meer een kikker liet zweven in een ultrasterk magneetveld werd in 2000 bijvoorbeeld bekroond met de Ig Nobelprijs – de tegenhanger van de Nobelprijs, voor gek onderzoek.

In Nederland was er niet altijd evenveel waardering voor. Dat was één reden voor vertrek naar Manchester waar hij hoogleraar werd. „Het Nederlandse academische systeem is mij een beetje te hiërarchisch”, zei Geim over zijn vertrek in het vaktijdschrift C2W. „Eén professor is de baas en iedereen in zijn groep is zijn ondergeschikt. (...) Daar voel ik me niet helemaal lekker bij.”

In Manchester schoeide Geim zijn groep op andere leest. „Mijn studenten en collega’s zijn mijn collega’s in plaats van mijn werknemers. We werken gelijkwaardig samen aan onderzoek.” Zijn naam hoefde ook echt niet per se op elke publicatie uit de groep, zei hij.

Konstantin Novoselov, die in Nijmegen bij Geim promoveerde, volgde zijn leermeester naar Manchester. Net als Geim is hij daar hoogleraar. Geim is bovendien directeur van het Manchester Centre for Mesoscience and Nanotechnology. Sinds dit jaar is hij ook weer aan de Radboud Universiteit Nijmegen verbonden, nu als bijzonder hoogleraar.

Het grafeen waarvoor zij nu de Nobelprijs krijgen is hun eigen lab allang ontgroeid: het is ‘hot’ in talloze laboratoria over de hele wereld. Over het koolstofkippengaas en zijn bijzondere elektrische eigenschappen (het materiaal is een isolator, maar kan met kleine ingrepen juist elektrisch geleidend gemaakt worden) publiceerde de Canadese fysicus Philip Wallace al in 1947 en ook later was grafeen onderwerp van theoretische studies. Maar tot 2004 lukte het niemand om één enkel velletje grafeen te maken.

Toen publiceerde Geim, Novoselov en hun collega’s uit Manchester hun methode in het wetenschapsblad Science: hun Scotch-methode dus, waarbij zij de dunne grafeenschilfertjes later op een siliciumsubstraat deponeerden. Inmiddels is een zoektocht gaande naar mogelijkheden voor grootschalige productie – vanwege de toepassingen waarvan er nog steeds bijkomen.