Guus Rijnders werkt met atomen als legoblokken
‘Als je nieuwe technologieën wilt, heb je eerst nieuwe eigenschappen van materialen nodig.’ Guus Rijnders, hoogleraar NanoElectronic Materials, is op zoek naar deze nieuwe eigenschappen en ontwikkelt nieuwe, complexe materialen, voornamelijk voor toepassing in elektronica. ‘We communiceren nu via computers en smartphones, producten die allemaal zijn gemaakt van materialen. Voor toekomstige ontwikkelingen en geavanceerde en duurzamere technologieën hebben we nieuwe soorten materialen nodig. Hoe vinden we die? Door lego te spelen met atomen. Alles is gemaakt van atomen en we kunnen experimenteren met verschillende soorten atomen en hun ordening, hetgeen in essentie de eigenschappen van materialen bepaalt. Dat is wat ik doe. Door middel van zowel fundamenteel als toegepast onderzoek zoek ik naar nieuwe eigenschappen om in uiteenlopende apparaten toe te passen.’
Professor Rijnders zegt dat materiaalkunde centraal staat bij alle ontwikkelingen. ‘De mens gebruikt steeds materialen en laat die voor zich te werken. Dat is de reden waarom we zelfs tijdperken naar materialen noemen, bijvoorbeeld het Bronzen tijdperk en het Stenen tijdperk. De huidige periode zou je het Silicium tijdperk kunnen noemen. We hebben nieuwe materialen nodig om vooruitgang te boeken voor gebruik in elektronica, sensoren en batterijen. ‘Zelfs materialen die kunnen leren.’ Dat is een opwindend onderwerp dat de wetenschapper onderzoekt. ‘Ik ben begonnen met onderzoek naar neuromorphic computing: het gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) in materialen. Daarbij gebruiken we het menselijk brein als model en proberen we de werking na te bootsen in nieuwe materialen. Dat zou leiden tot elektronica die veel minder energie verbruikt, die slimmer is, en die in staat is om te leren. Met dergelijke materialen zouden we simpelweg zeggen: “dit zijn de basiseigenschappen; pas jezelf aan op basis van de prikkels en feedback uit de omgeving””. Dat zou een enorme stap voorwaarts zijn voor allerlei elektronica, zoals computers, mobiele telefoons en zelfrijdende auto's. Zelfrijdende auto's hebben veel elektronica aan boord, maar hedendaagse elektronica zou heel veel energie verbruiken: ongeveer 30 tot 40% van het totale vermogen van de auto. Met neuromorfe computersystemen zou het energieverbruik aanzienlijk lager zijn.’ Rijnders is al betrokken bij een Europees project dat zich op dit onderwerp richt, voor de ontwikkeling van een slimme, zelflerende camera, waarin neuromorfe computersystemen worden toegepast.
Als we de wereld duurzamer willen maken, moeten we minder energie verbruiken. Dat vraagt om goede opslagfaciliteiten, maar dat is niet haalbaar met de huidige technologie. Daarom stel ik vragen zoals: wat hebben we nodig om de perfecte accu te maken? Een accu die in potentie kan worden gebruikt als aandrijving van grote vliegtuigen en van alle auto's? Met de huidige technologie is die innovatie niet mogelijk. We hebben een doorbraak nodig. En het begint allemaal met de juiste materialen.’ Materialen met een hoge vermogensdichtheid, die een enorme sprong voorwaarts zouden betekenen voor de ontwikkeling van een dergelijke accu, zijn een van de onderzoekslijnen waarop Guus Rijnders zich vandaag de dag richt.
Hoewel zijn werk grotendeels fundamenteel onderzoek betreft, heeft Guus Rijnders altijd oog voor praktische toepassingsmogelijkheden. ‘We doen veel fundamenteel onderzoek dat niet gericht is op een specifieke toepassing, maar vaak gebruiken we de allernieuwste technologie die we ontwikkelen voor praktisch werk. Bij veel projecten werk ik samen met bedrijven zoals Canon en IBM of met spin-offs van de UT. Wat mij vooral drijft is wetenschappelijke nieuwsgierigheid, maar het uiteindelijke doel is steeds: de wereld een beetje beter maken.’
Onderzoek en onderwijs
Onderwijs is nog altijd een belangrijk onderdeel van het werk van de onderzoeker. ‘Het hoofddoel dat we als universiteit hebben is het opleiden van mensen. En terwijl je mensen opleidt, heb je ook veel handen ter beschikking. Voor mijn studenten zie ik mezelf meer als sparringpartner. Ik vind het leuk dat we samenwerken en innovatief en creatief onderzoek doen.’ Guus Rijnders doceert materiaalkunde; naar eigen zeggen ‘geen makkelijk vak.’ ‘Ik probeer studenten te leren dat theorie en experimenteel werk altijd hand in hand gaan. Ik begin meestal met het visualiseren van het onderwerp. Ik vertel ze dingen als “stel je voor dat je een atoom bent. Welke invloed hebben jouw bewegingen dan op het materiaal?” Ik wil dat ze een gevoel krijgen voor hoe het eigenlijk werkt. Materiaalwetenschappers moeten begrijpen hoe ze de theorie rechtstreeks in de praktijk kunnen toepassen.’
Als docent draagt Rijnders bij aan het mastertraject Molecules & Materials van Chemical Engineering, en aan het graduate-programma ‘Physics and Chemistry of Novel Materials for Nanoscience and Nanotechnology.’ Hij heeft cursussen ontwikkeld op het gebied van Advanced Materials en Advanced Characterization in het mastertraject Chemical Engineering, Applied Physics & Nanotechnology.
Over Guus Rijnders
Guus Rijnders is hoogleraar NanoElectronic Materials bij de vakgroep Anorganische Materiaalkunde aan de UT. Hij is ook wetenschappelijk directeur van het MESA+ Institute for Nanotechnology. Zijn carrière heeft geen traditioneel verloop. Rijnders studeerde eerst aan een technische hogeschool en begon zijn carrière aan de UT in 1988 als research engineer. Daarna kreeg hij de kans om onderwijsprogramma's te volgen en met zijn promotie aan de UT in 2001 begon hij een wetenschappelijke carrière. In 2010 werd hij genoemd tot hoogleraar.
Persfoto's
Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.