Nobelprijs scheikunde voor 'onmogelijk' quasikristal

Israëliër werd na ontdekking uit vakgroep gezet: Lees eerst maar eens een boek over kristallografie

Er lijken wel twee Nobelprijzen voor natuurkunde te zijn toegekend dit jaar. De Nobelprijs voor scheikunde werd gisteren gegund aan een ontdekking die volgens ingewijden toch echt tot de natuurkunde behoort. Het gelauwerde onderzoek beschrijft een voor onmogelijk gehouden kristal.

Theo Rasing, hoogleraar experimentele natuurkunde aan de Radboud universiteit Nijmegen, is verbaasd door de keuze van het Nobelcomité: "Mijn collega Roeland Nolte, (hoogleraar moleculaire chemie, red.) was zelfs een beetje verontwaardigd dat het comité niet met een echte chemicus op de proppen was gekomen, terwijl er toch zoveel is gebeurd op dat vakgebied."

In de ochtend van 8 april 1982 beschreef de Israëlische materiaalkundige Daniel Shechtman (1941) in zijn aantekeningenboekje een kristal dat volgens de toen geldende regels domweg niet kon bestaan. Hij voorzag de ontdekking van drie vraagtekens en rende het lab uit om zijn vinding met collega's te delen.

Het is een van de weinige Nobelprijs-winnende ontdekkingen die tot een exacte datum herleid kunnen worden. Shechtman zag die ochtend een kristal dat wel regelmatig was, maar waarvan het patroon zichzelf niet herhaalde. Later werd dit een quasikristal genoemd.

In een plat vlak lijken dit soort niet-repeterende motieven op middeleeuwse islamitische mozaïeken, die onder andere te zien zijn in het Alhambra, een middeleeuws paleis in Granada (Spanje). Theoretisch natuurkundige Roger Penrose maakte in de jaren zeventig van de vorige eeuw gelijksoortige schema's.

Desalniettemin werd het in de jaren tachtig nog voor onmogelijk gehouden dat er met zulke patronen ook driedimensionale figuren te maken zouden zijn die de ruimte netjes opvulden. Zoals het ook onmogelijk is om een voetbal te maken met alleen maar zeshoeken.

De ontdekking van Shechtman werd dan ook met scepsis ontvangen. Een collega wierp hem zelfs een boek over kristallografie toe, met de opmerking 'misschien moet je dit eens lezen'. De resultaten waren zo controversieel, dat Shechtman werd verzocht de Amerikaanse onderzoeksgroep waar hij zat, te verlaten.

Theo Rasing, ten tijde van de ontdekking postdoc in Amerika, herinnert zich dat hij met zijn vakgroep om tafel zat en de vinding besprak. "Iedereen vroeg zich af hoe zijn ontdekking nou mogelijk was", zegt hij. "Het boek over kristallografie was toen al bijna vijftig jaar af. Sindsdien zijn er naast het quasikristal van Shechtman nog meer vormen van bijzondere kristallen toegevoegd."

De vreemde symmetrie levert nieuwe eigenschappen op. Rasing: "Eigenschappen van materialen zijn vaak gekoppeld aan de manier waarop atomen zijn gerangschikt. De quasikristallen geleiden bijvoorbeeld minder goed en hebben minder last van wrijving."

In 2009 werd in een Russische rivier voor het eerst een natuurlijk quasikristal ontdekt. Talloze andere zijn gemaakt in het lab. Ze worden bijvoorbeeld gebruikt voor scheermesjes en chirurgische naalden. Er loopt nog onderzoek naar een quasikristal-coating voor koekepannen en toepassingen in dieselmotoren.

undefined

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden