Prof.Dr.Ir. Alexander Brinkman

Alexander Brinkman jaagt op fermionen en monopolen voor toekomstige elektronica

Alexander Brinkman is Hoogleraar quantumtransport in materie en leidt zijn eigen onderzoeksgroep op dit gebied. Brinkman en zijn groep houden zich bezig met fundamenteel onderzoek naar zogenoemde quasi-deeltjes. Die maken zij voor chipmaterialen, maar deze zijn de eerste tien tot twintig jaar zeker nog niet op de markt. Dat neemt niet weg dat er een race op globale schaal gaande is in dit vakgebied. Wetenschappers zijn op zoek naar Majorana fermionen en magnetische monopolen, deeltjes die alleen nog maar als hypothese bestaan. “Met ons team zijn we in een wereldwijde race verwikkeld om die deeltjes te maken.”

Brinkman legt uit: “Wat deze groep heel goed kan is het met behulp van nanotechnologie maken van dunne lagen materialen met atomaire controle. Wat ons onderscheidt is dat we hier devices van kunnen maken, zoals functionele schakelingen, transistoren of supergeleidende circuits en die bij ultralage temperaturen kunnen meten zodat we allerlei bijzondere quantumeffecten kunnen opsporen. Dat vergt expertise in het maken van de materialen, het fabriceren van de nanostructuren en vervolgens ook nog in het meten en snappen van wat je doet. Daar komt ook complexe apparatuur bij kijken, waarover we bij onze universiteit kunnen beschikken, wat ons onderzoek uniek maakt.”

Prof. Alexander Brinkman
“Ons onderzoek wordt door nieuwsgierigheid gedreven, maar we beseffen dat het de basis kan vormen voor nieuwe vormen van elektronica.”
Prof. Alexander Brinkman

De laatste jaren is de groep van Brinkman vooral bezig met onderzoek naar topologische materialen. De hoogleraar licht toe: “Traditioneel bestaan elektrische eigenschappen van materialen uit isolatoren (die geen stroom geleiden) en metalen (die wel stroom geleiden). Er tussenin zitten de halfgeleiders, die kun je manipuleren zodat ze wel of niet geleiden. Daarmee kun je elektronica bouwen. Die classificatie is een jaar of 10 geleden op zijn kop komen te staan door de introductie van het begrip topologie in de vaste stof-fysica. Daardoor kunnen materialen die van nature volledig isolerend zijn, hele interessante geleidende eigenschappen krijgen. Dat verschijnsel  is al bijzonder, maar als je quantummechanisch hiernaar kijkt zijn daardoor opeens materialen beschikbaar waarvan je de elektrische stroom en de spin-eigenschappen van de elektroden kunt beïnvloeden. Dat heeft tal van nieuwe vakgebieden geopend.”

En daarmee ook de race naar de ontdekking van nieuwe materialen en deeltjes. Brinkman licht toe: “Wij zijn bijvoorbeeld op zoek naar magnetische monopolen en Majorana fermionen. Dat zijn deeltjes die niet bestaan in de natuur, maar door materiaalcombinaties moeten we ze kunstmatig kunnen fabriceren. Dat kan leiden tot ontdekkingen die bijvoorbeeld nuttig zijn voor de ontwikkeling van quantumcomputers. Zo ver gaan wij binnen onze onderzoeksgroep niet, wij doen meer fundamenteel onderzoek en proberen quantummechanische effecten te begrijpen door dit soort nieuwe materialen te combineren. Het is nieuwsgierigheid gedreven onderzoek, maar we zien wel in dat ons onderzoek de basis kan vormen voor nieuwe soorten elektronica. Je ziet nu bijvoorbeeld dat de energieconsumptie van elektronica gigantisch is en dat chips niet meer sneller worden omdat ze anders te heet worden. Dat zijn indicaties dat er behoefte is aan een nieuwe soort elektronica waar die warmteverliezen meer beperkt zijn. Maar of dit nu een quantumcomputer wordt of energiezuinige elektronica met misschien wel van die magnetische monopolen of die topologische isolatoren erin, ons onderzoek zal hier een rol in spelen.”

Onderwijs en onderzoek

De hoogleraar geeft met name onderwijs aan natuurkunde-studenten en zij doen ook onderzoek in zijn groep. “Daarnaast geef ik ook quantummechanica en materiaalkunde vakken en daarin gebruik ik veel voorbeelden uit mijn eigen onderzoek. Zodra studenten, bijvoorbeeld in het kader van hun bachelor-opdracht of master-studie in de onderzoeksgroepen terecht komen, draaien ze echt mee aan het voorfront van de wetenschap en komen ze daarmee in aanraking.”


Brinkman ziet grote meerwaarde in het werken op een universiteit. “Je bent hier om mensen op te leiden en dat doe je deels ook door het doen van geavanceerd onderzoek. Maar ook al zou er uit mijn onderzoek niets praktisch of nuttigs voor de maatschappij voortvloeien, dan is er toch heel veel technisch personeel opgeleid en ben je op die manier al nuttig voor de maatschappij. Daarom is onderwijs voor mij persoonlijk heel belangrijk. Het is bovendien hartstikke leuk om met jonge mensen te werken, de studenten komen regelmatig met nieuwe onderzoeksvragen en creatieve ideeën die wij in ons onderzoek kunnen gebruiken. Het is voor mij ook een goede manier om de talenten eruit te pikken. Op vakniveau en bij de afstudeerprojecten zie je wie de absolute toppers zijn en die probeer je natuurlijk wat langer in je team te houden, bijvoorbeeld door ze een promotieplek te bieden. Het gros van de master-studenten kiest direct na het afstuderen voor het bedrijfsleven, maar er zijn ook studenten die zo gedreven zijn  door het onderzoek dat ze graag nog wat langer blijven. Er wordt tijdens de studie al aan deze studenten getrokken door de scoutingsystemen van diverse grote bedrijven, maar ze maken hun studie wel af. De master is toch een kwaliteitsstempel dat ze de rest van hun leven meedragen en dat wordt ook gewaardeerd door het bedrijfsleven. “

Over Alexander Brinkman

Alexander Brinkman is een internationaal gerenommeerd onderzoeker op het gebied van supergeleidende materialen. Hij promoveerde in 2003 aan de Universiteit Twente op zijn onderzoek naar supergeleidende materialen. Bij zijn aanstelling was hij een van de jongste hoogleraren van Nederland, dankzij een positie die hij sinds 2011 aan de Universiteit Twente bekleedt.
Zijn ontdekking dat magnetische effecten kunnen bestaan op het grensvlak tussen niet-magnetische materialen kreeg grote aandacht binnen het vakgebied van oxidische materialen, een gebied dat in 2007 werd genoemd in de lijst ‘Top 10 breakthroughs of the year 2007’ van het vakblad Science. In 2010 kreeg hij de prijs voor beste docent van de Universiteit Twente. In 2011 werd hij lid van De Jonge Akademie. Brinkman heeft meerdere mediaoptredens op zijn naam staan waarin hij de quantummechanica voor het voetlicht brengt, bijvoorbeeld in De Wereld Leert Door. Hij ontving diverse beurzen voor zijn onderzoek, zoals de VENI (2004), de VIDI (2008), de ERC Consolidator Grant (2013) en de VICI (2017).

Persfoto's

Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.