9 september 2015

prof.dr. Kobus Kuipers

Bij de eerste lezing van het Science Café in het nieuwe seizoen waren naast geroutineerde Science Cafégangers ook nieuwe gezichten te verwelkomen in de zaal. Misschien kwam het door het intrigerende onderwerp nanofotonica dat, mede in het kader van het door UNESCO uitgeroepen Internationale Jaar van het Licht, op het programma stond.

Prof. dr. Kobus Kuipers (die merkwaardig genoeg de voorletter L heeft) ging ons naar eigen zeggen in verwarring te brengen, om tijdens de vragenronde weer iets van die verwarring weg te nemen. Als leider van de groep NanoOptics bij het FOM-instituut AMOLF in Amsterdam, en bijzonder hoogleraar in Twente en Utrecht, weet hij alles over de manipulatie van licht op de nanometerschaal.

Omdat moderne computerchips tegenwoordig opereren op die superkleine schaal probeerde Kuipers zich een nanometer voor te stellen. Er is een molecuul van ongeveer 1 nanometer doorsnee dat erg lijkt op een voetbal, (buckminsterfullereen, genoemd naar de Amerikaanse architect Richard Buckminster Fuller, die gebouwen met vergelijkbare vormen ontwierp) en dat qua grootte in dezelfde verhouding staat tot een voetbal als die voetbal tot de aarde (zie foto). Voor een andere tot de verbeelding sprekende manier om je een nanometer voor te stellen is enige moed nodig: in de tijd waarin je als man een scheermes in één snelle haal van links naar rechts over je kaak hebt gehaald, is je baard links alweer aangegroeid met één nanometer, zo stelde Kuipers. (Eigenlijk weet je nu nog niet hoe klein een nanometer is, maar wel dat scheren een futiele bezigheid is.)

In principe heeft licht geen interactie met structuren die kleiner zijn dan de golflengte van het licht, althans dat komt in de natuur niet voor. Om niet in de problemen te komen op de nanoschaal hebben fysici daarom allerlei slimme trucs verzonnen om het toch voor elkaar te krijgen. Met behulp van interferentie en zorgvuldig uitgekiende nanostructuren kunnen ze licht naar hun pijpen laten dansen. Bij tijd en wijle was Kuipers’ verhaal behoorlijk technisch, maar hij wist dat goed af te wisselen met heldere uitleg en af en toe een kwinkslag. Héél duidelijk was hij over golflengte: “golflengte is shit”. Daarmee bedoelde hij dat golflengte geen goede maat is om licht mee te karakteriseren, omdat de golflengte afhangt van het medium waar het licht zich in beweegt. Wel in orde is de term frequentie, want die blijft in elk medium hetzelfde.

Het woord van de avond was “oppervlakteplasmonpolaritonen”, een woord dat je als gewone burger absoluut nooit zult gebruiken. (Nee, zelfs niet bij Scrabble, want je denkt misschien “Ha! 55 punten”, maar je kunt dit woord helemaal niet leggen want er zitten maar twee p’s in het spel. Bovendien is het bord niet groot genoeg.) Alleen de Kobussen Kuipers van deze wereld hebben iets aan dit woord. Ze gebruiken het om licht te beschrijven dat gevangen is op het grensvlak van een metaal en een isolator. Met een dergelijke techniek (“metaaloptica”) kun je licht vangen op de nanoschaal, over het oppervlak laten lopen en bijvoorbeeld antennes maken die kleiner zijn dan de golflengte van zichtbaar licht. Andere paradoxale resultaten die Kuipers noemde zijn “langzaam licht”, technieken om dingen onzichtbaar te maken, en negatieve brekingsindex, waarbij licht niet een klein beetje buigt, zoals je ziet bij een rietje in een glas, maar heel sterk buigt, wat heel vreemde optische effecten kan hebben. (De foto achter deze link is getruukt, maar het rechterglas geeft wel weer wat je zou zien als water een negatieve brekingsindex zou hebben.)

Met muziek van Robin Yerah op de achtergrond kreeg Kuipers in de pauze al de nodige vragenstellers om zich heen, en tijdens de door James van Lidth de Jeude geleide discussie bleek de zaal niet te zijn afgeschrikt door het technische karakter van het onderwerp. Hoe máák je die structuren, wilde iemand weten. Een ander was gefascineerd door het idee van de onzichtbaarheid, wat Kuipers eigenlijk liever “doorzichtbaarheid” noemde. Hij citeerde de Engelse theoretisch fysicus Sir John Pendry, die zei dat iemand die onzichtbaar is eigenlijk geen schaduw heeft.

Met deze aftrap van het nieuwe seizoen van het Science Café werden de toehoorders getrakteerd op een stevige portie wetenschap, met zichtbaar genoegen gebracht door een enthousiaste verteller. En die voorletter L? Een lange zoektocht op internet heeft niets opgeleverd maar mijn theorie is dat het staat voor “Licht”, want daar weet Kobus Kuipers meer van dan wie ook.

Tekst Peter van Diest, fotografie Huub Eggen.

« terug naar overzicht terugblikken