Zes ton voor creatieve, risicovolle ideeën

Het verwijderen van medicijnresten uit afvalwater, een nieuwe theorie van glas en ultrakleine elektrische schakelingen. Met die drie onderwerpen gaan TU/e-onderzoekers Kitty Nijmeijer, Liesbeth Janssen en Alberto Curto aan de slag dankzij een START-UP-beurs van NWO. Deze nieuwe beurs is bedoeld voor creatieve, risicovolle ideeën van recentelijk aangestelde universitair (hoofd)docenten en hoogleraren in de natuur- en scheikunde en bedraagt maximaal € 600.000,-.

Hoogleraar Kitty Nijmeijer van de faculteit Scheikundige Technologie van de TU/e ontwikkelt de membranen, ofwel nanofilters, van de toekomst. Deze kunnen op moleculair niveau zeer selectief en efficiënt water zuiveren om waardevolle stoffen terug te winnen. Zo lozen we veel industriële afvalstromen van bijvoorbeeld de zuivelindustrie, de mestverwerking of de chemische industrie, terwijl deze stromen veel waardevolle en schaarse componenten bevatten. Denk bijvoorbeeld aan eiwitten of de grondstoffen voor kunstmest. Door deze waardevolle stoffen terug te winnen kunnen we grondstofkringlopen sluiten.

Daarnaast wil Nijmeijer de membranen gebruiken voor het verwijderen van microverontreinigingen zoals medicijnresten, hormonen en pesticides uit water. Zonder deze nieuwe techniek ontstaat er in de komende jaren een grote bedreiging voor onze volksgezondheid en de kwaliteit van ons drinkwater. Door de poriën van de membranen chemisch te modificeren, kan Nijmeijer de functionaliteit en poriegrootte eenvoudig aanpassen. Dat is ook precies de kracht van haar onderzoek: de membranen kunnen op die manier namelijk specifiek die eigenschappen krijgen die voor een bepaalde toepassing nodig zijn.

Astma begrijpen door glas te bestuderen

Ook Liesbeth Janssen, universitair docent aan de faculteit Technisch Natuurkunde van de TU/e, ontvangt een START-UP Grant van NWO. Ze wil glas beter begrijpen. Bij glas denken we allemaal aan de ramen in ons huis, maar een glasfase – niet-kristallijne ofwel amorfe fase – komt voor in alle objecten om ons heen, zelfs in levende cellen van het menselijk lichaam. Ondanks deze overvloed, is glas een wetenschappelijk mysterie. Janssen is vooral benieuwd naar hoe abrupt de overgang van een vloeistof naar een glas plaatsvindt: de fragiliteit. Met haar onderzoek wil ze een algemene theorie van glas ontwikkelen, waarvoor ze aan de hand van natuurkundige wetten systematisch de omzetting van glasfase naar vloeibare fase gaat beschrijven. In 2015 publiceerde ze hierover al een veelbelovend proof-of-concept.

Janssens theorie moet helpen met het ontwikkelen van nieuwe materialen, maar ook het begrijpen van medische ziekten behoort tot de mogelijkheden. Zo veranderen nieuwe epitheelcellen van de longen ook in een glasfase, een proces dat bij astma-patiënten vertraagd plaatsvindt. Janssen hoopt dat haar inzichten kunnen helpen om deze aandoening beter te begrijpen. Hiervoor werkt ze samen met het laboratorium voor celbiologie in Harvard.

Licht in ultradunne materialen

Universitair docent Alberto Curto van de faculteit Technische Natuurkunde ontving eveneens de beurs. Hij doet onderzoek naar nanofotonica en probeert daarmee ultrakleine optische en elektronische schakelingen te maken met een dikte van 1 nanometer. Het zichtbare licht kan met die techniek namelijk gemanipuleerd worden op nanoschaal. Dat gaat veel verder dan de normale diffractie van optische golflengten.

De actieve controle van lichtgolven op nanoschaal is de heilige graal voor onderzoekers in dit werkveld, maar het is extreem lastig om de hoge dichtheid van vrije elektronen in metalen substantieel te veranderen. Curto gaat het bestaan aantonen van elektromagnetische golven gebonden aan halfgeleiders met een monolaag. Dit is nu mogelijk door de unieke hoge absorptie van licht in 2D-halfgeleiders.

NWO reikte de START-UP Grant uit aan 11 projecten. De beurs is bedoeld voor recentelijk aangestelde universitair (hoofd)docenten en hoogleraren in de natuur- en scheikunde om creatieve, risicovolle ideeën uit te werken, de basis te leggen voor de onderzoeksthema’s van de toekomst en/of wetenschappelijke vernieuwingen tot stand te brengen.