Sven knutselt met atomen

Hij werd geen ontdekkingsreiziger, maar zijn job als burgerlijk natuurkundig ingenieur voelt voor Sven Rogge gelijkaardig aan. Hij speelt met moleculaire modellen, in de hoop ooit een toepassing te vinden die de wereld een beetje beter maakt.

Hoe kom je erbij om moleculen te onderzoeken?

“Als kind droomde ik ervan om ontdekkingsreiziger te worden. Ik was gefascineerd door de ruimte en alles wat er nog te ontdekken valt en dat ben ik nog steeds. Wat ik nu doe, voelt gelijkaardig aan. Ik verken, bestudeer en ontdek. In plaats van op een steeds grotere schaal, zoals in de ruimte, doe ik dat nu in de omgekeerde richting. Ik kijk op steeds kleinere schaal.”

Wat onderzoek je dan precies?

“Ik maak moleculaire modellen op atomaire schaal. Ik ontwerp materialen, maar computationeel. In theorie dus. Dat gaat dan over materialen die bijvoorbeeld CO₂ uit de lucht kunnen halen en opslaan. Ik onderzoek hoe ik dat soort materialen en de interacties met de moleculen zodanig kan aanpassen dat ze zo efficiënt mogelijk werken.”

Hoe werkt dat?

“Denk aan kattenbakvulling. Daar zitten deeltjes in die slechte geurtjes absorberen: zeolieten. Dat zijn natuurlijke materialen waar we weinig aan kunnen veranderen qua samenstelling van de atomen. Om zoiets na te bootsen of gelijkaardige toepassingen te vinden, zoeken wij alternatieve materialen waar we meer speelruimte hebben. Het gaat over materialen die we bij wijze van spreken atoom per atoom opbouwen.”

Wat voor toepassingen moet dat opleveren?

“Dat gaat heel erg breed. Geurabsorptie, maar ook over bijvoorbeeld CO₂-opname. Momenteel zijn we al een tijdje aan het werken op een materiaal dat misschien kan dienen als schokdemper. Een paar jaar geleden ontdekten collega’s van de University of Oxford een materiaal waarbij, als je het in water brengt, het meer energie kost om er water in te krijgen dan wat er vrijkomt qua energie als het water er terug uitkomt. Dat wil zeggen: het materiaal absorbeert energie.”

En dan zijn jullie met hun bevindingen aan de slag gegaan?

“De onderzoekers van de University of Oxford hadden dan wel ontdekt dat het materiaal energie kan absorberen, maar ze snapten niet hoe dat kon. Omdat wij al veel ervaring hebben in moleculair modelleren, klopten ze bij ons aan. Wij hebben het mechanisme erachter blootgelegd en leerden dat het te maken heeft met het feit dat het uit poriën bestaat en hoe die met elkaar interageren. En we ontdekten dat hoe sneller water in contact komt met het materiaal, hoe meer energie het materiaal absorbeert. Een fenomenale ontdekking, dat meteen doet denken aan toepassingen als schok-dempers bijvoorbeeld.”

Binnenkort zouden we dus schokdempers kunnen krijgen die uit dit materiaal bestaan?

“In theorie wel. Alleen is de toepassing in ons dagelijks leven nog veraf. Door de kenmerken van het materiaal denken we aan vangrails, bumpers en fietshelmen. Alleen mag je niet vergeten dat je water nodig hebt. Als je een fietshelm ontwerpt met water, is hij loodzwaar en zal niemand hem dragen. In eerste instantie denken we daarom aan industriële toepassingen, waar het gewicht van water minder van belang is.”

De toepassingen zijn dus nog niet voor meteen?

“Klopt. Het dichtst dat we nu komen bij een toepassing is een experimentele opzet waar de theorie op werkt en waarbij we wel kunnen toewerken naar een industriële applicatie. De kans dat bumpers en fietshelmen op basis van water er komen, is klein. Dat is een van de grote uitdagingen bij fundamenteel onderzoek: zonder applicatie is het heel moeilijk om de connectie met de maatschappij te maken.”

Terwijl die connectie met de maatschappij net wel heel belangrijk is?

“Omdat we ergens ten dienste staan van de maatschappij, ons werk wordt voor een groot stuk ook gefinancierd door de overheden. Maar in de realiteit merk je dat, als je mensen warm wil maken voor onderzoek, je die connectie met de maatschappij nodig hebt. Door aan te tonen wat het kan opleveren. Al mogen we ons werk nooit laten afhangen van de interesse van de dag. Anders is het niet langer fundamenteel onderzoek.”

Het is meteen een mooi pleidooi voor fundamenteel onderzoek.

“Wat er ook gebeurt in de maatschappij, fundamenteel onderzoek zal altijd relevant zijn. Het is niet omdat er nog niet meteen een toepassing voor is, dat het niet belangrijk is. Denk aan de vaccins tegen het coronavirus. Die konden we zo snel produceren omdat er ooit al fundamenteel onderzoek gebeurde naar dit soort vaccins, toen nog zonder corona als concrete toepassing in het vooruitzicht.”

Leggen fundamentele onderzoekers nog te weinig de link met de maatschappij?

“Ik denk dat we als universitaire gemeenschap in het algemeen te weinig doen op dat vlak. Er bestaan een aantal simpele technieken die je kan toepassen, maar je moet ze wel kennen. Zo is het beter om je onderzoek aan de hand van concrete toepassingen uit te leggen en maak je een presentatie beter niet te lang als je wil dat mensen niet afhaken. Als we allemaal iets meer moeite doen om ons onderzoek verstaanbaar te maken, zouden jongeren die ontdekkingsreiziger willen worden misschien nog meer in de fundamentele wetenschappen terechtkomen (lacht).”

Sven Rogge is FWO senior postdoctoraal onderzoeker aan het Centrum voor Moleculaire Modellering (CMM). Favoriete plekje aan de UGent: de inkomhal van de Plateau, omwille van zijn grandeur.