Onthoud die naam: Pablo Jarillo-Herrero. Het afgelopen jaar stuurde de fysicus het onderzoek naar nanobuisjes nieuwe kanten op met een handvol opvallende experimenten die hij uitstrooide over de wetenschap.
Vorige week promoveerde hij cum laude, eerder stond hij al tweemaal in Nature (de derde is in aantocht). Het grote nieuwe talent van natuurkunde relativeert: ach, vulkaanparken zijn nog altijd mooier dan de kwantummechanische oprispinkjes van een nanobuisje.
Kopstukken als prof.dr. Charlie Marcus van Harvard en prof.dr. Seigo Tarucha uit Tokio kwamen vorige week speciaal naar Delft om uw promotieplechtigheid bij te wonen. Om de zenuwen van te krijgen.
“Tja. De promotiecommissie wist dat ik op cum laude mikte, en daarom stelden ze extra moeilijke vragen. Heel moeilijke vragen! Dus ik vond het zwaar. Veel zwaarder dan ik had verwacht, eigenlijk. Maar gelukkig heb ik het gered.”
Ook uw familie uit Spanje was aanwezig. Hoe legt u aan hen uit dat u de eigenschappen van kwantumstippen (‘quantum dots’) in koolstof nanobuisjes onderzoekt?
“Voorafgaand aan de verdediging van mijn proefschrift heb ik een kort lekenpraatje in het Spaans gehouden, speciaal voor mijn familie. Ik vond het buitengewoon uitdagend om mijn onderzoek in zo’n korte tijd uit te leggen. Je moet weten: ik heb een oom die bij IBM werkt, dat is het dichtst bij de wetenschap dat mijn familie komt. Mijn vader is manager in het bedrijfsleven, mijn moeder is kunstschilder en huisvrouw.
Nanobuisjes kun je je nog voorstellen, omdat ze een duidelijke vorm hebben. Maar de eigenschappen die koolstof nanobuisjes zo interessant maken, zijn veel lastiger uit te leggen. Ik heb geprobeerd uit te leggen dat een kwantumstip eigenlijk gewoon een kunstmatig atoom is. Ach, als ik weer in Spanje ben, kan ik ze er meer over vertellen. Al moet ik zeggen dat de natuurkunde snel van me afvalt, als ik eenmaal in Spanje ben.”
Toen u begon aan uw onderzoek, leken koolstof nanobuisjes net een beetje een afgerond hoofdstuk.
“Daar leek het inderdaad op. In de jaren 1997-1999 vond de revolutie plaats, onder meer hier bij de groep van Cees Dekker en in de Verenigde Staten. Veel eigenschappen van de nanobuisjes werden toen beschreven; veel voorspellingen die voor de buisjes waren gedaan, werden bevestigd. Het bleken superieure nanomaterialen te zijn. Rond 2000 leek de houding: goed, we kennen nu de eigenschappen, laten we ze nu maar overdragen aan de ontwerpers, voor toepassing in de techniek. Maar we waren er nog niet. We hadden sommige kwantummechanische sleuteleigenschappen toch niet goed begrepen. Toen er nieuwe methodes beschikbaar kwamen om kwalitatief betere nanobuisjes te maken, konden we nieuwe, andere metingen uitvoeren. Sindsdien is het onderzoek weer opgeleefd.”
Uw eigen experimenten hebben daaraan bijgedragen. Hoe zou u uw promotieonderzoek samenvatten?
“Je hebt mensen die beginnen met een duidelijk pad voor ogen. In mijn geval was dat niet zo. We begonnen met één idee. Maar toen we metingen begonnen te doen, kwamen er allerlei andere zaken naar boven. Zo ontdekten en verkenden we allerlei zijwegen. We stuitten op allerlei effecten die nog niet waren ontdekt, niet goed beschreven, of niet goed waren vastgesteld. We kregen greep op zaken als de magnetische eigenschappen, de effecten van supergeleiding en het spectrum van nanobuisjes. Toen ik bezig was, had ik zoiets van: hoe knoop ik dit allemaal aan elkaar? Maar nu is het me duidelijk dat het allemaal klopte. Alles greep in elkaar. Er waren achteraf gezien zoveel dingen nog niet goed beschreven, dat het voor de hand lag om op een verkennende manier experimenten te doen: we zien wel wat we te weten kunnen komen. We hebben het begrip van koolstof nanobuisjes verdiept, dat is de bottom line van onze experimenten.”
U gaat de geschiedenis in als de onderzoeker die aantoonde dat nanobuisjes een uitstekend materiaal zijn voor onderzoek naar kwantumstippen?
“Haha. Nee, ik denk dat we ons later vooral het pionierswerk van Cees Dekker zullen herinneren. Wel denk ik dat de mensen die onderzoek doen naar kwantumstippen nanobuisjes veel serieuzer zijn gaan nemen. We hebben laten zien dat je er allerlei experimenten mee kunt doen. En dat de kwaliteit van in elk geval sommige resultaten zeker zo hoog is als in andere materialen.”
U hebt het steeds over ‘we’ en ‘ons’.
“Zeker. We hebben een hechte, uitstekende groep.”
‘Fenomenaal’, ‘zeer informeel’. Met die woorden beschrijft u in uw proefschrift de sfeer in de groep. Wat is daarvan toch het geheim?
“De mensen maken het speciaal. Zowel prof.dr.ir. Hans Mooij als prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven hebben een extreem goed gevoel voor mensen. Ze kunnen niet alleen de kwaliteit van een persoon goed inschatten, maar ook hoe iemand in de groep past. Dat is de sleutel. Ook al ben je briljant, ze zullen je niet binnenhalen als ze het idee hebben dat je niet actief en open in de groep bent. Je hoeft heus niet extreem sociaal te zijn, maar je moet ook niet iemand zijn die moeilijkheden veroorzaakt. Het andere is dat zowel Hans als Leo veel respect heeft voor de mensen in de groep. Er is bij ons geen strikte hiërarchie, we gaan om als gelijken onder elkaar. In veel andere groepen, vooral in de VS, wordt je verteld dat je vooral heel hard moet werken. Bij ons werken de mensen ook heel hard, maar omdat ze dat willen. Dat geeft een gezonde atmosfeer. En daarnaast hebben we natuurlijk allerlei groepsactiviteiten. Een paar maanden geleden zijn we bijvoorbeeld op zeilweekeinde geweest. Er zijn ook veel feesten, conferenties, vergaderingen. En we hebben het café hier in het gebouw waar we soms een biertje drinken.”
Over feesten gesproken: u schijnt een niet onverdienstelijk danser te zijn.
“Hahaha, wie heeft je dat verteld? Vroeger ging ik al vaak naar de discotheek, daarna heb ik tangolessen gevolgd, salsa geleerd en andere Latijns-Amerikaanse dansen. Maar ik moet zeggen: de laatste tijd ben ik er weinig aan toe gekomen. Ach, ik kan de draad elk moment weer oppikken en weer gaan dansen. Het zal mijn Spaanse bloed zijn.”
Opvallend: op de kaft van uw proefschrift prijkt een luchtopname van het meertje Grand Prismatic Spring in Yellowstone Park. Wat heeft dat vulkanische meer te maken met koolstof nanobuisjes?
“De meeste natuurkundigen zetten een grafiek met meetresultaten op de kaft van hun proefschrift, of een foto van het systeem dat ze bestuderen. Maar mijn hele proefschrift staat al vol met grafieken en gegevens. Waarom zou ik er dan ook nog een op de kaft zetten? Ik ben toen op zoek gegaan naar iets wat mooi is, maar ook heel natuurlijk. Zo kwam ik uit op deze luchtfoto. Ik heb het altijd verbluffend gevonden dat de natuur dit soort felle gele en rode kleuren voortbrengt. Daarna heb ik een plaatje van een nanobuisje genomen, en die verbonden met het pad dat langs het meertje loopt. De kaft verbeeldt zodoende het prachtige pad van het wetenschappelijk onderzoek. Ik ben er heel tevreden over.”
Wat kunnen we in uw optiek eigenlijk nog verwachten van de nanobuisjes? Waar gaan ze straks opduiken in de wereld van alledag?
“Nanobuisjes zijn prachtig. Ze zijn de sterkste vezels ter wereld, vijf keer sterker dan staal, maar zijn ook heel licht. Bovendien hebben ze zeer interessante elektronische en optische eigenschappen. Ze zijn het nanomateriaal bij uitstek. Het onderzoek zal wat dat betreft zeker tot toepassingen leiden. Wélke, dat is moeilijker te zeggen. Ja, je kunt er misschien supersterke kabels van maken. Misschien komen ze van pas voor bepaalde, specifieke toepassingen in de elektronica, omdat ze sneller dan andere materialen warmte afgeven, en omdat ze heel snelle transistors kunnen zijn. Toch denk ik niet dat de nanobuisjes een revolutie in de grote bulk van de elektronica gaan teweegbrengen, zoals men aanvankelijk wel dacht. Daarvoor hebben nanobuisjes toch nog teveel problemen. En een nadeel is natuurlijk dat ze duur zijn.”
Nanowetenschap zal in de natuurkunde geen conceptuele revolutie losmaken, schrijft u in een van de stellingen van uw proefschrift. Een opvallende uitspraak, voor een nanotechnoloog.
“Inderdaad, het is een stelling waar veel mensen het mee oneens zijn. Maar als ik aan een ‘conceptuele revolutie’ denk, denk ik bijvoorbeeld aan wat de kwantummechanica heeft betekend voor de natuurkunde. Die heeft onze kijk op natuurkunde volledig veranderd. De nanowetenschap zal onze kennis verbreden, veel interessante natuurkunde opleveren en wellicht een revolutie in de technologie teweegbrengen. Maar in een fundamentele, natuurkundige revolutie zoals de kwantummechanica bracht, geloof ik niet. Die zal eerder komen uit de kosmologie met zijn nog onverklaarde donkere energie en donkere materie. Als straks blijkt dat er daarbuiten iets nog totaal onbekends is, dan kan dat onze kijk op het universum en de natuur conceptueel grondig veranderen.”
(Foto’s: Sam Rentmeester/FMAX)
Wie is Pablo Jarillo-Herrero?
Het regende en hagelde en het was vier graden toen Pablo Jarillo-Herrero (29) zich vijf jaar geleden voor het eerst in Delft meldde. In de aula om precies te zijn . ook dat nog. Een hele overgang vanuit het zonnige San Diego, waar Jarillo-Herrero op dat moment aan zijn masteronderzoek werkte, zo schrijft hij in zijn proefschrift. “Maar achteraf was het beslist de goede keuze dat ik ben gekomen”, stelt hij vast.
Eerder studeerde Jarillo-Herrero aan de Universiteit van Valencia, de stad waar hij als tweede kind in een gezin met vijf jongens werd geboren. Vanaf vorig jaar vestigde hij zijn reputatie in de nanofysica, met grote publicaties in bladen als Nature en Physical Review Letters. Viermaal was hij daarvan eerste auteur. De voorlopige bekroning is zijn met lof afgeronde promotie, bepaald geen vanzelfsprekendheid in de natuurkunde. Het komende halfjaar blijft Jarillo-Herrero verbonden aan de Delftse kwantumtransportgroep als postdoc-onderzoeker.
Kopstukken als prof.dr. Charlie Marcus van Harvard en prof.dr. Seigo Tarucha uit Tokio kwamen vorige week speciaal naar Delft om uw promotieplechtigheid bij te wonen. Om de zenuwen van te krijgen.
“Tja. De promotiecommissie wist dat ik op cum laude mikte, en daarom stelden ze extra moeilijke vragen. Heel moeilijke vragen! Dus ik vond het zwaar. Veel zwaarder dan ik had verwacht, eigenlijk. Maar gelukkig heb ik het gered.”
Ook uw familie uit Spanje was aanwezig. Hoe legt u aan hen uit dat u de eigenschappen van kwantumstippen (‘quantum dots’) in koolstof nanobuisjes onderzoekt?
“Voorafgaand aan de verdediging van mijn proefschrift heb ik een kort lekenpraatje in het Spaans gehouden, speciaal voor mijn familie. Ik vond het buitengewoon uitdagend om mijn onderzoek in zo’n korte tijd uit te leggen. Je moet weten: ik heb een oom die bij IBM werkt, dat is het dichtst bij de wetenschap dat mijn familie komt. Mijn vader is manager in het bedrijfsleven, mijn moeder is kunstschilder en huisvrouw.
Nanobuisjes kun je je nog voorstellen, omdat ze een duidelijke vorm hebben. Maar de eigenschappen die koolstof nanobuisjes zo interessant maken, zijn veel lastiger uit te leggen. Ik heb geprobeerd uit te leggen dat een kwantumstip eigenlijk gewoon een kunstmatig atoom is. Ach, als ik weer in Spanje ben, kan ik ze er meer over vertellen. Al moet ik zeggen dat de natuurkunde snel van me afvalt, als ik eenmaal in Spanje ben.”
Toen u begon aan uw onderzoek, leken koolstof nanobuisjes net een beetje een afgerond hoofdstuk.
“Daar leek het inderdaad op. In de jaren 1997-1999 vond de revolutie plaats, onder meer hier bij de groep van Cees Dekker en in de Verenigde Staten. Veel eigenschappen van de nanobuisjes werden toen beschreven; veel voorspellingen die voor de buisjes waren gedaan, werden bevestigd. Het bleken superieure nanomaterialen te zijn. Rond 2000 leek de houding: goed, we kennen nu de eigenschappen, laten we ze nu maar overdragen aan de ontwerpers, voor toepassing in de techniek. Maar we waren er nog niet. We hadden sommige kwantummechanische sleuteleigenschappen toch niet goed begrepen. Toen er nieuwe methodes beschikbaar kwamen om kwalitatief betere nanobuisjes te maken, konden we nieuwe, andere metingen uitvoeren. Sindsdien is het onderzoek weer opgeleefd.”
Uw eigen experimenten hebben daaraan bijgedragen. Hoe zou u uw promotieonderzoek samenvatten?
“Je hebt mensen die beginnen met een duidelijk pad voor ogen. In mijn geval was dat niet zo. We begonnen met één idee. Maar toen we metingen begonnen te doen, kwamen er allerlei andere zaken naar boven. Zo ontdekten en verkenden we allerlei zijwegen. We stuitten op allerlei effecten die nog niet waren ontdekt, niet goed beschreven, of niet goed waren vastgesteld. We kregen greep op zaken als de magnetische eigenschappen, de effecten van supergeleiding en het spectrum van nanobuisjes. Toen ik bezig was, had ik zoiets van: hoe knoop ik dit allemaal aan elkaar? Maar nu is het me duidelijk dat het allemaal klopte. Alles greep in elkaar. Er waren achteraf gezien zoveel dingen nog niet goed beschreven, dat het voor de hand lag om op een verkennende manier experimenten te doen: we zien wel wat we te weten kunnen komen. We hebben het begrip van koolstof nanobuisjes verdiept, dat is de bottom line van onze experimenten.”
U gaat de geschiedenis in als de onderzoeker die aantoonde dat nanobuisjes een uitstekend materiaal zijn voor onderzoek naar kwantumstippen?
“Haha. Nee, ik denk dat we ons later vooral het pionierswerk van Cees Dekker zullen herinneren. Wel denk ik dat de mensen die onderzoek doen naar kwantumstippen nanobuisjes veel serieuzer zijn gaan nemen. We hebben laten zien dat je er allerlei experimenten mee kunt doen. En dat de kwaliteit van in elk geval sommige resultaten zeker zo hoog is als in andere materialen.”
U hebt het steeds over ‘we’ en ‘ons’.
“Zeker. We hebben een hechte, uitstekende groep.”
‘Fenomenaal’, ‘zeer informeel’. Met die woorden beschrijft u in uw proefschrift de sfeer in de groep. Wat is daarvan toch het geheim?
“De mensen maken het speciaal. Zowel prof.dr.ir. Hans Mooij als prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven hebben een extreem goed gevoel voor mensen. Ze kunnen niet alleen de kwaliteit van een persoon goed inschatten, maar ook hoe iemand in de groep past. Dat is de sleutel. Ook al ben je briljant, ze zullen je niet binnenhalen als ze het idee hebben dat je niet actief en open in de groep bent. Je hoeft heus niet extreem sociaal te zijn, maar je moet ook niet iemand zijn die moeilijkheden veroorzaakt. Het andere is dat zowel Hans als Leo veel respect heeft voor de mensen in de groep. Er is bij ons geen strikte hiërarchie, we gaan om als gelijken onder elkaar. In veel andere groepen, vooral in de VS, wordt je verteld dat je vooral heel hard moet werken. Bij ons werken de mensen ook heel hard, maar omdat ze dat willen. Dat geeft een gezonde atmosfeer. En daarnaast hebben we natuurlijk allerlei groepsactiviteiten. Een paar maanden geleden zijn we bijvoorbeeld op zeilweekeinde geweest. Er zijn ook veel feesten, conferenties, vergaderingen. En we hebben het café hier in het gebouw waar we soms een biertje drinken.”
Over feesten gesproken: u schijnt een niet onverdienstelijk danser te zijn.
“Hahaha, wie heeft je dat verteld? Vroeger ging ik al vaak naar de discotheek, daarna heb ik tangolessen gevolgd, salsa geleerd en andere Latijns-Amerikaanse dansen. Maar ik moet zeggen: de laatste tijd ben ik er weinig aan toe gekomen. Ach, ik kan de draad elk moment weer oppikken en weer gaan dansen. Het zal mijn Spaanse bloed zijn.”
Opvallend: op de kaft van uw proefschrift prijkt een luchtopname van het meertje Grand Prismatic Spring in Yellowstone Park. Wat heeft dat vulkanische meer te maken met koolstof nanobuisjes?
“De meeste natuurkundigen zetten een grafiek met meetresultaten op de kaft van hun proefschrift, of een foto van het systeem dat ze bestuderen. Maar mijn hele proefschrift staat al vol met grafieken en gegevens. Waarom zou ik er dan ook nog een op de kaft zetten? Ik ben toen op zoek gegaan naar iets wat mooi is, maar ook heel natuurlijk. Zo kwam ik uit op deze luchtfoto. Ik heb het altijd verbluffend gevonden dat de natuur dit soort felle gele en rode kleuren voortbrengt. Daarna heb ik een plaatje van een nanobuisje genomen, en die verbonden met het pad dat langs het meertje loopt. De kaft verbeeldt zodoende het prachtige pad van het wetenschappelijk onderzoek. Ik ben er heel tevreden over.”
Wat kunnen we in uw optiek eigenlijk nog verwachten van de nanobuisjes? Waar gaan ze straks opduiken in de wereld van alledag?
“Nanobuisjes zijn prachtig. Ze zijn de sterkste vezels ter wereld, vijf keer sterker dan staal, maar zijn ook heel licht. Bovendien hebben ze zeer interessante elektronische en optische eigenschappen. Ze zijn het nanomateriaal bij uitstek. Het onderzoek zal wat dat betreft zeker tot toepassingen leiden. Wélke, dat is moeilijker te zeggen. Ja, je kunt er misschien supersterke kabels van maken. Misschien komen ze van pas voor bepaalde, specifieke toepassingen in de elektronica, omdat ze sneller dan andere materialen warmte afgeven, en omdat ze heel snelle transistors kunnen zijn. Toch denk ik niet dat de nanobuisjes een revolutie in de grote bulk van de elektronica gaan teweegbrengen, zoals men aanvankelijk wel dacht. Daarvoor hebben nanobuisjes toch nog teveel problemen. En een nadeel is natuurlijk dat ze duur zijn.”
Nanowetenschap zal in de natuurkunde geen conceptuele revolutie losmaken, schrijft u in een van de stellingen van uw proefschrift. Een opvallende uitspraak, voor een nanotechnoloog.
“Inderdaad, het is een stelling waar veel mensen het mee oneens zijn. Maar als ik aan een ‘conceptuele revolutie’ denk, denk ik bijvoorbeeld aan wat de kwantummechanica heeft betekend voor de natuurkunde. Die heeft onze kijk op natuurkunde volledig veranderd. De nanowetenschap zal onze kennis verbreden, veel interessante natuurkunde opleveren en wellicht een revolutie in de technologie teweegbrengen. Maar in een fundamentele, natuurkundige revolutie zoals de kwantummechanica bracht, geloof ik niet. Die zal eerder komen uit de kosmologie met zijn nog onverklaarde donkere energie en donkere materie. Als straks blijkt dat er daarbuiten iets nog totaal onbekends is, dan kan dat onze kijk op het universum en de natuur conceptueel grondig veranderen.”
(Foto’s: Sam Rentmeester/FMAX)
Wie is Pablo Jarillo-Herrero?
Het regende en hagelde en het was vier graden toen Pablo Jarillo-Herrero (29) zich vijf jaar geleden voor het eerst in Delft meldde. In de aula om precies te zijn . ook dat nog. Een hele overgang vanuit het zonnige San Diego, waar Jarillo-Herrero op dat moment aan zijn masteronderzoek werkte, zo schrijft hij in zijn proefschrift. “Maar achteraf was het beslist de goede keuze dat ik ben gekomen”, stelt hij vast.
Eerder studeerde Jarillo-Herrero aan de Universiteit van Valencia, de stad waar hij als tweede kind in een gezin met vijf jongens werd geboren. Vanaf vorig jaar vestigde hij zijn reputatie in de nanofysica, met grote publicaties in bladen als Nature en Physical Review Letters. Viermaal was hij daarvan eerste auteur. De voorlopige bekroning is zijn met lof afgeronde promotie, bepaald geen vanzelfsprekendheid in de natuurkunde. Het komende halfjaar blijft Jarillo-Herrero verbonden aan de Delftse kwantumtransportgroep als postdoc-onderzoeker.
Comments are closed.