Alles moet kloppen

Ze hebben er zelfs een vereniging voor opgericht: Velocitas. Geen originele naam weet Van Dijk, “maar het staat wel voor wat wij willen: een vereniging voor snelle mensen.” Voorlopig zijn ze de enige leden. Aspirant-leden wacht een strenge selectieprocedure: “We zijn erg ambitieus.” Volgend jaar willen ze met de fiets de Alpe d’Huez beklimmen of de Mont Ventoux, maar de eerste grote uitdaging is de marathon der marathons: die van New York.

Tijdens hun studie luchtvaart- en ruimtevaarttechniek liepen ze samen hard. Aanvankelijk korte tochtjes van vijf kilometer, allengs werden de afstanden langer. Bij de fitness-sessies tijdens hun stage in Amerika was de onderlinge competitie hevig. Van Dijk: “Het beste dat je kunt hebben in sport. Dat brengt je samen op een hoger niveau. De stoppen sloegen eruit bij die loopbanden. We gingen twintig kilometer per uur.”

Na hun afstuderen begon Van Dijk aan zijn promotie en kreeg Beerens een baan. “Wij deden veel samen tijdens onze studietijd”, vervolgt de eerste. “Nu zoeken we naar nieuwe dingen die ons binden. Het zoeken naar uitdagingen karakteriseert ons als persoon. Het gaat ons om de piek en het traject ernaartoe. Het begint met een impulsief idee. Dan kom je erachter dat je heel veel moet doen. Dat je vijf keer per week moet gaan lopen. We hebben loopschema’s en diëten opgezocht op internet.”

Beerens valt hem bij: “Je beseft niet wat er allemaal bij komt kijken. In het begin liep ik rustig twintig kilometer op mijn hockeyschoenen. Dan merk je dat je professionele loopschoenen nodig hebt. Ik begon de duurlopen altijd veel te hard. Je tempo beheersen, dat moest ik leren.”
Het leidde tot allerhande kleine blessures. Van Dijk: “Omdat we laat begonnen, hanteerden we een intensief schema. We leerden dat je één keer per week moet pieken en de rest van de week rustiger doen. Dan krijgen je spieren meer tijd om te herstellen. Onderweg doemen vragen op. Hoe ver kan ik nog, hoe hard? Waarom doe ik dit? Na een paar maanden wordt het mentaal zwaar, maar die trainingsintensiteit is nodig om soepel een marathon te kunnen lopen.”

Twee weken vóór New York begonnen ze aan hun allereerste marathon, in Amsterdam. Volgens plan stapten ze voortijdig uit. “Op dertig kilometer loop je tegen een muur”, aldus Beerens. “Doorlopen vergroot het risico van blessures. We hebben nu wel ervaren hoe het is om een marathon te lopen. De zuigende kracht van de hele groep geeft je zo’n euforisch gevoel, daar loop je vanzelf harder op.” De marathon van New York is uniek, beseft hij. Niet alleen vanwege de miljoen toeschouwers. “Je loopt tussen fantastische architectuur. Ik denk dat ik eerder pijn in mijn nek krijg van het omhoogkijken dan een blessure aan mijn benen.” Van Dijk: “De hoogteverschillen zijn er groot. Ik ga mijn race anders indelen dan in Amsterdam. Daar begon ik snel, maar als die muur komt, betaal je de rekening. Dan worden de laatste tien kilometer een martelpartij. Schemalopen is heel belangrijk.” Net als de voeding, tot op het laatste moment. Beerens: “Vlak voor de marathon eet ik spaghetti. Tijdens het lopen een energiereep, anders gaat je maag protesteren. Dat hebben we allebei een keer gehad, dan kun je niks meer.”

Van Dijk: “Het leuke van een marathon: je kunt je nog zo goed voorbereiden, uiteindelijk gaat het toch om het moment op de dag zelf. Alles moet kloppen.”
Beerens: “Ik ben benieuwd hoe de laatste zeven kilometer gaan. In Amsterdam kwam ik tot 35 kilometer. Elke stap voel je dan, maar adrenaline en endorfine houden je op de been. Eigenlijk is de marathon een marteling voor je lichaam.”

Een van de essentiële trucs in de ‘gewone’ elektronica is het injecteren van kleine hoeveelheden boor of fosfor in het silicium. Daarmee kun je de eigenschappen van het materiaal zodanig veranderen dat het bruikbaar wordt om een transistor van te maken. De organische elektronica heeft niet zo’n subtiele methode om te spelen met materiaaleigenschappen. Willen plastic chips ooit gemeengoed worden, dan is een trucendoos echter wel noodzakelijk gereedschap.
Het onderzoek waarop Anna Molinari vorige week promoveerde levert een bijdrage aan het ontstaan van zo’n trucendoos – al is het fundamenteel onderzoek dat nog ver van de praktijk verwijderd is, benadrukt ze zelf. “Ik ben geïnteresseerd in het gedrag van ladingdragers op grensvlakken tussen metaal en organisch materiaal en tussen twee organische materialen”, legt ze uit.
De manier waarop elektronen en gaten (een gat is een afwezig elektron waar dit wel in een kristalrooster zou moeten zitten) zich op de grensvlakken gedragen, is bepalend voor de werking van een transistor. Bij anorganische chips gaat het om vlakken tussen verschillend behandelde siliciumroosters onderling of met metalen. Bij organische elektronica komen er vaak verschillende soorten polymeren en metalen aan te pas.
“Ik heb een heleboel metalen geprobeerd om te zoeken naar het ideale contact tussen metaal en rubreen”, vertelt Molinari. Rubreen is een organische verbinding van acht benzeenringen die veelvuldig gebruikt wordt om flexibele chips te maken. “Daar kwam uit dat nikkel een heel lage contactweerstand geeft. Het is onder sommige omstandigheden zelfs beter dan goud, dat in de chipsindustrie veel gebruikt wordt.”
Met die verworven kennis in het achterhoofd ging Molinari aan de slag met een ander organisch materiaal om een razendsnelle organic field effect transistor (ofet) te maken, die in zijn anorganische variant de bouwsteen is van het gros van alle digitale circuits. Dat lukte. Haar ofet brak het bestaande record voor de mobiliteit van elektronen in organische transistoren, al blijft de snelheid nog altijd ver achter bij silicium exemplaren en nanobuisjes. Het komt echter wel aardig in de buurt van het amorfe silicium waar onder meer zonnecellen van gemaakt worden.
Daarnaast richtte Molinari haar aandacht op fundamenteel begrip van het grensvlak tussen twee organische materialen die luisteren naar de namen tetrathiofulvaleen (ttf) en 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethaan (tcnq). Molinari: “Van deze twee moleculen was bekend dat er ladingsoverdracht plaatsvindt. De vraag was of dat ook gebeurt als je ze allebei in een kristal laat groeien.”
“Twee van die kristallen leggen we tegen elkaar aan”, legt ze haar experimenten uit. “De Van der Waals-krachten zorgen ervoor dat ze niet losraken. Het geheel leggen we op een flexibel substraat en dan leggen we contacten met geleidende verf. Daarna zetten we er spanning op en meten de weerstand en stroomsterkte bij verschillende temperaturen.”
De ladingsoverdracht tussen de twee kristallen blijkt zo snel te verlopen dat je bijna van een metaal kunt spreken. Dat is interessant, want de trage elektronen in organische materialen zijn een belangrijke hindernis bij het maken van snelle elektronica. Naast ttf en tcnq zijn er nog vele andere potentieel interessante materialen om in organische chips te gebruiken.
“Het mooiste zou zijn als je een heleboel bouwblokken had om allerlei soorten grensvlakken te maken op een organische chip, want dan kun je veel verschillende schakelingen maken”, stelt Molinari. Ze hoopt dat haar onderzoek bijdraagt tot het ontstaan van zo’n verzameling. In de verre toekomst dan, want haar kristallen hebben vooralsnog een groot probleem: je moet ze stuk voor stuk op hun plek leggen, omdat er nog geen massaproductiemethode voor bestaat.