Dr. Srinivas Vanapalli

Srinivas Vanapalli is expert op het gebied van cryogenetica

‘Hoewel cryogenetica weinig op de voorgrond treedt, is het van cruciaal belang voor processen waarbij snel afkoelen en bevriezen noodzakelijk is. Denk aan  voedselverwerking en farmaceutische processen, weefselfixatie voor moleculaire geneeskunde, koud transport, blussen van staal, raketten lanceren, etc.’ Srinivas Vanapalli, universitair hoofddocent aan de UT, leidt de enige cryogene vloeistoffen onderzoeksgroep in Nederland en zet zich in om al het bovenstaande mogelijk te maken. ‘Koeling met kleine moleculen zoals vloeibaar stikstof en koolstofdioxide is een milieuvriendelijk alternatief voor conventionele mechanische bevriezing. Bijkomende potentiële voordelen zijn de flexibiliteit, de kleinere voetafdruk, de snelle doorvoer en het hoge rendement. Desondanks wordt de acceptatie gehinderd door een gebrek aan natuurkundige modellen.’

Dr. Srinivas Vanapalli
“Mijn doel is een natuurkundige theorie te ontwikkelen die de interactie in verschillende thermodynamische toestanden verklaart, met andere woorden, wat er precies gebeurt als we 'de dingen afkoelen'.”
Dr. Srinivas Vanapalli

‘Ik bestudeer de overdracht van hitte en massa bij zeer lage temperaturen van -50 °C en lager. Bij dergelijke lage temperaturen veranderen de eigenschappen van materialen,’ legt Vanapalli uit. ‘Ik probeer de natuurkundige processen bij deze cryogene temperaturen te begrijpen en ik onderzoek de mechanismen die een rol spelen tijdens het koelen van een object, in de tijdelijke toestand (transient state). Er is nu nog zeer weinig wetenschappelijke kennis over deze tijdelijke toestand, terwijl deze kennis van cruciaal belang is om te begrijpen hoe materialen het beste kunnen worden gekoeld. Wanneer een object te snel wordt gekoeld, kan het krimpen of uitzetten, met mogelijk catastrofale gevolgen. Denk bijvoorbeeld aan wat er gebeurt met een tank vloeibare waterstof in een raket. De toepassingsmogelijkheden van ‘koelen’ zijn vrijwel onbegrensd. En dat is precies mijn doelstelling: fundamenteel onderzoek met een sterke focus op praktische toepassingen.’

Hoewel zijn werk veelal wordt gedreven door nieuwsgierigheid, heeft Vanapalli een passie voor technologische innovatie en leverde hij persoonlijk een bijdrage aan een aantal uitvindingen. ‘Ik heb een speciale gas-gap warmteschakelaar ontwikkeld, waarmee we de warmtestroom bij het koelen van een object kunnen regelen. Het principe lijkt een beetje op een dimmer bij een lamp. Dit principe van een warmteschakelaar wordt ook toegepast in een snap freezer voor weefsel. De snap freezer koelt menselijk weefsel snel, zodat het onmiddellijk wordt geconserveerd. De chirurg stelt een diagnose van een tumor en krijgt inzicht in de oorzaken van kanker. Dit is een noodzakelijke stap voor de ontwikkeling van de op de patiënt toegesneden moleculaire geneeskunde.’

Het uiteindelijke doel van de onderzoeker is het formuleren van een natuurkundige theorie die de interactie in verschillende thermodynamische fasen – met andere woorden als we objecten koelen - verklaart. ‘Ik wil de verschillende staten van cryogene vloeistoffen bestuderen en begrijpen hoe de natuurkundige processen van warmteoverdracht werken. Als we dit eenmaal begrijpen, kunnen we deze kennis in de praktijk toepassen, bijvoorbeeld voor het invriezen van biologische materialen.’ Cryogene vloeistoffen spelen een sleutelrol bij de fysieke fixatie van biologisch materiaal, zoals cellen en weefsel. Het belang ervan werd ook aangetoond toen de Nobelprijs in 2017 werd toegekend voor cryogene elektron microscopie. ‘Met deze techniek kunnen we proteïnes in hun functionele natuurlijke omgeving visualiseren, maar deze techniek is nog niet volmaakt. Mijn werk zou voor dit gebied veel kunnen betekenen.’

Onderzoek en onderwijs

Srinivas Vanapalli’s voornaamste doel als docent thermodynamica voor eerstejaarsstudenten of cryogenetica voor masterstudenten is studenten kritisch te leren denken. ‘Ik ben er niet op uit om menselijke rekenmachines op te leiden. Robots kunnen berekeningen maken voor ons, maar ze zijn niet in staat tot kritisch denken. Ik ben een voorstander van flipped education ,omgedraaid onderwijs. Ik moedig studenten aan om op hun eigen tempo en wanneer het hen uitkomt te leren. Ik gebruik de contactmomenten meer voor discussiedoeleinden. Tijdens de tutorialsessies experimenteer ik met het peer-tutoring concept, waarbij niet ik, maar een geselecteerde student de oplossing voor het probleem bespreekt. Ik denk dat studenten elkaar op deze manier beter begrijpen. Ik stimuleer de interesse en het enthousiasme van studenten door natuurkundige principes te bespreken aan de hand van alledaagse ervaringen en experimentele waarnemingen. Ik geef ze kleine puzzels en opdrachten die ze tussen de colleges door kunnen oplossen - een soort van gaming-aanpak, die volgens mij door de studenten wordt gewaardeerd.’

Over Srinivas Vanapalli

Srinivas Vanapalli is universitair hoofddocent aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen van de UT. Hij heeft zijn academische opleiding genoten aan het Madras Institute of Technology in India, waar hij zijn bachelordiploma in Werktuigbouwkunde behaalde. Vervolgens behaalde hij zijn mastergraad in Elektrotechniek (cum laude) aan de Universiteit van Twente, waar hij ook promoveerde op onderzoek naar 'High frequency operation and miniaturization aspects of cryocoolers'. Een groot deel van het werk hiervoor voerde hij uit aan het National Institute of Standards and Technology in Boulder, in de VS. In 2019 ontving hij de Mulholland Award voor uitmuntendheid in cryogenic engineering, die wordt toegekend voor significante prestaties in bepaalde gebieden van cryogenica. Vanapalli geeft leiding aan het Applied Thermal Sciences lab binnen het cluster Energy Materials and Systems. Zijn team onderzoekt fundamentele aspecten en toepassingen van thermische wetenschappen in ruimte en tijd.

Persfoto's

 

Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.