Chemie: kunnen we nog zonder? Vraag het de Eindhovense chemici en ze zullen het krachtig ontkennen. Verven en lakken, kunstmest, plastics, loodvrije benzine en shampoo: allemaal chemie. En ook implantaten zoals kunststof ooglenzen en gewrichten. Afgelopen donderdag 25 april vierde de Chemische Kring Eindhoven haar 75 jarig bestaan met een symposium aan de TUE. Naast een terugblik op die 75 jaar, werden er ook nieuwe ontwikkelingen voor het voetlicht gebracht. Eindhoven speelt er een vooraanstaande rol in.

Prof. Alex van Herk van de faculteit Scheikundige Technologie van de TUE, een veelgevraagd spreker bij Chemische Kringen waaronder die van Eindhoven, borrelt van enthousiasme tijdens het interview met deze krant. 'Neem een alledaags product als verf. Tegenwoordig hebben we allerlei organische oplosmiddelen taboe verklaard en werken we met latexverven op waterbasis. Bekijk je zo een verfdruppel onder sterke vergroting dan zie je kleine bolletjes in een vloeistof zweven. Die komen er niet van zelf, maar ze ontstaan door een slimme reactie uit te voeren. Bepaalde soorten moleculen (de monomeren) koppelen aan elkaar tot lange ketens (polymeren), bijvoorbeeld onder invloed van licht of geluid. De zo ontstane bolletjes zijn ongeveer tienduizend keer kleiner dan een millimeter. Ze zweven in een waterige vloeistof en zorgen voor een melkachtig uiterlijk.' 'Een van onze studenten probeerde ze nog kleiner te maken en toen hij een doorzichtige vloeistof overhield, dacht hij, dat het mislukt was. Later haalde hij de vloeistof uit de ijskast en bleek die wel melkachtig te zijn. Er waren kennelijk toch hele kleine bolletjes ontstaan die we eerst niet zagen, maar die later onder invloed van de lage temperaturen waren gaan samenklonteren.'

Ooglenzen

Nu willen wij deze kleinere latexbolletjes als basis gaan gebruiken om ooglenzen te maken. Patiënten met staar, dat wil zeggen met troebel geworden ooglenzen, kunnen we dan weer een goed zicht geven. Het zijn zachte, permanente lenzen waarmee je ook scherp kunt stellen.Je maakt zo van hele kleine dingen, nanotechnologie heet dat, dingen van normale afmetingen met bijzondere eigenschappen. Het lijkt soms wel een beetje toveren.' Toepassingen spelen natuurlijk altijd al een grote rol aan een technische universiteit, maar toch is de aandacht ervoor vergeleken met vroeger toegenomen. Die bolletjes kun je ook hol maken en dan kun je ze gebruiken om er iets in te stoppen. Medicijnen bijvoorbeeld. Als een patiënt die slikt, kan in het lichaam het omhulsel afgebroken worden, verteerd worden als het ware, en komt het medicijn vrij op de plek waar je het hebben wilt. 'Door de wand een bepaalde dikte en samenstelling te geven, regelen we dat proces van verteren en zorgen er zo voor dat het medicijn een tijdje netjes gedoseerd vrijkomt. We zoeken ook uit hoe groot het bolletje moet zijn, want ook met de grootte kun je 'spelen': een groter bolletje beweegt wat langzamer door de darmen en wordt op een andere plek verteerd dan een kleiner. Zo kun je zorgen dat het medicijn pas vrijkomt als het bolletje op een bepaalde plek is aangekomen.' 'Wij als scheikundigen bedenken en zoeken uit van welk materiaal je die wand het best kunt maken en samen met biomedisch technologen bepalen we daarna hoe dik de wand en hoe groot het bolletje moet zijn om een bepaald doel te bereiken. Veel meer dan vroeger werken scheikundigen nu samen met mensen uit andere vakgebieden,' merkt Van Herk op. Studenten vinden het ook erg motiverend om te zien waar het onderzoek waar ze aan meewerken voor gebruikt wordt.

Discoreactor

Het feit dat je kleine structuren kunt maken, kunt laten ontstaan op de plek waar je ze nodig hebt, speelt ook een rol in de micro-elektronica. Op dezelfde manier als in de latexbolletjes kun je ook dunne 'draadjes' van elektrisch geleidend kunststof maken en zo steeds kleinere chips maken met steeds meer rekenkracht. In de 'normale' micro-elektronica maak je dit soort draadjes door veel van een of ander materiaal aan te brengen en alles rondom het kleine spoortje dat je nodig hebt, weg te halen. Maar het is natuurlijk veel netter en handiger om alleen op de plek waar je het wilt hebben, het draadje als het ware te laten groeien. 'Je kunt zo'n proces starten door een lichtpuls. Om polymeermoleculen met een ingestelde lengte te maken, kun je de tijd tussen de lichtpulsen gebruiken om de groeitijd van de polymeerketen en daarmee de lengte van het polymeer in te stellen. Het vat waarin we deze chemische reacties doen, noemen we onze 'discoreactor'. Wij zijn de eersten op de wereld die op grotere schaal dit principe toepassen. Hiervoor is dan nog wel geen duidelijke toepassing, het is wel erg leuk om dit uit te zoeken en ik denk dat dit soort zaken over een jaar of twintig in alle studieboeken zullen staan. Het is nuttig om aan het genereren van dit soort fundamentele kennis mee te werken.'

Poffertjespan

Met moeite verlaat professor van Herk desgevraagd zijn eigen vakgebieden, de polymeerchemie en de nanotechnologie. Op andere gebieden in de scheikunde gebeurt ook van alles. Van Herk, die de komende tijd ook de rol van opleidingsdirecteur heeft aan zijn faculteit, overziet meer dan zijn eigen onderzoeksgebied. 'Er is een ontwikkeling die in veel vakgebieden van de chemie speelt: de zogenaamde combinatoriële chemie: het op grote schaal automatiseren van het maken van nieuwe verbindingen. Daarbij hebben velen van ons het volgende beeld van een scheikundige voor ogen: een man in een witte jas die een doorzichtige vloeistof bij een groene giet, die vervolgens geel wordt als teken dat er een andere stof is ontstaan. Om zo een nieuwe stof te ontdekken moet je veel proeven doen. Een mens kan er vijf per dag doen. Maar tegenwoordig gebruikt men daar robots en een grote 'poffertjespan' voor: in elk kuiltje giet de robot een verschillende combinatie van stoffen en vervolgens wordt geheel automatisch gemeten wat er voor nieuwe stof ontstaat. Zo kun je wel tot 1000 combinaties per dag proberen. Sommigen zien dat als een bedreiging voor de werkgelegenheid.' Een bedreiging? Je kunt die mensen dan toch iets leukers, iets interessanters laten doen? Afgaande op het enthousiaste verhaal van Van Herk is er nog genoeg te beleven in de verschillende vakgebieden van de chemie.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Uit het Eindhovens Dagblad van dinsdag 30 april 2002.