Gelukkig toeval

Zijn er vindingen die niet uit serendipiteit voortkomen?” Deze retorische vraag komt van een lid van de wetenschappelijke adviesraad van Delta, wanneer wij vragen naar voorbeelden van vindingen die per toeval gedaan zijn.

Hoewel deze hoogleraar impliciet zelf het antwoord geeft, is het voor een buitenstaander moeilijk in te schatten of toeval een rol heeft gespeeld bij onderzoek, als hij af moet gaan op wetenschappelijke publicaties en proefschriften. In hun boek ‘Serendipiteit, de ongezochte vondst’ (Nieuw Amsterdam, 2014) leggen auteurs Pek van Andel en Wim Brands uit hoe dat kan. Vrij vertaald: onderzoekers rationaliseren hun toevalsvindingen. Ze trekken een rechte lijn van vraag A naar eindresultaat Z en ontnemen ons zo het zicht op het kronkelige pad dat ze in werkelijkheid hebben bewandeld.

Kracht van verbeelding

Dat is om twee redenen jammer. Ten eerste omdat verhalen over toevallige ontdekkingen tot de verbeelding spreken. Neem de ontstaansgeschiedenis van de magnetron, mét Delftse connectie. Je hebt dit keukenapparaat in huis dankzij de reep toevallig gesmolten chocolade van een van de onderzoekers die magnetronstraling wilden gebruiken voor een nieuw radar-defensiesysteem.

En wat te denken van de temperatuursensor die de Delftse prof.dr.ir Kofi Makinwa nu probeert te verkopen aan een chipfabrikant? (zie kader Windmeter als thermometer). Die was er nooit geweest als hij had vastgehouden aan zijn oorspronkelijke plan om een windmeter te bouwen.

Toeval afdwingen

Een tweede reden waarom serendipiteit in de schijnwerpers moet, is om iedereen ervan te doordringen dat je het toeval kunt afdwingen. Zo laat de onderzoeksgroep van hoogleraar emerging materials Kaspar Jansen (IO) studenten bewust spelen met materialen. Zo ontstaan er toevallige vindingen, of ‘happy accidents’ zoals de studenten ze noemen, zoals een zeer glad plastic dat oogt als marmer.

Het enige dat je in dit licht echt nodig hebt als onderzoeker of student is een open geest. Of zoals quantummechanicus ir. Floris Kalff het zegt: “Je moet bereid zijn om ‘gekke’ gedachtes uit te werken.” Dat heeft Kalff geen windeieren gelegd. Hij ontdekte bij toeval een atomair geheugen, een vinding die een doorbraak teweeg kan brengen in de chipindustrie. Hoe je een open geest krijgt? Kalffs antwoord is verrassend eenvoudig: “Ga veel naar vakgebied-overstijgende lezingen, zodat je uit je eigen wereldje treedt.”

Meer lezen over serendipiteit? Het Delftse alumniblad Delft Integraal maakte er een themanummer over: Delft Integraal maart 2017

Klassiek quantum

Na zijn emeritaat als hoogleraar prestatieleer van vliegtuigen bij de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek kwam Theo van Holten op het idee om een halfvergeten wiskundige techniek in te zetten om de elektromagnetische velden van een geladen wolkje te beschrijven. “Tot mijn stomme verbazing kreeg ik exact het gedrag van elektronen te zien zoals de quantummechanica dat voorspelt, terwijl ik nog steeds de klassieke natuurwetten gebruikte”, aldus Van Holten. “Waar ik bij toeval op was gestuit, was een replica van quantumtheorie waarbij klassieke wetten als het ware samenzweren om dit gedrag te verkrijgen.” Hij schreef er een boek over: ‘The Atomic World Spooky? It Ain’t Necessarily So!’

Roerend in suiker

Het verhaal begon met een industriële optimalisatie. Student Rob Laroy moest in 1978 uitzoeken onder welke omstandigheden glucose het best waterstof opneemt, omdat op die manier onder opname van waterstof sorbitol ontstaat, een bindend, licht zoet stofje. Anders dan verwacht wordt er geen H2 opgenomen, maar komt dit juist vrij. “Nou Rob, doe dat nog maar eens over”, zei zijn begeleider prof. Herman van Bekkum (TNW). Het verschijnsel blijft en er komt naast waterstof ook gluconzuur vrij. Na de toevallige ontdekking wordt het proces industrieel toegepast. Zouten van gluconzuur, gluconaten, zijn geschikt om metaalionen in het lichaam op te nemen. Denk aan ijzeropname bij bloedarmoede.

Elastisch staal

Staal is keihard, maar elastisch? Toch ontdekte een studente van materiaalonderzoeker prof.dr.ir. Jilt Sietsma (3mE) elastisch gedrag van staal in de trekbank. Ze had het alleen niet door. Ze plotte de kracht tegen permanente (plastische) vervorming. “Maar het rechte deel waarop mijn afstudeerder had ingezoomd had met elasticiteit te maken in plaats van plasticiteit”, herinnert Sietsma zich. Een bepaalde verstoring van de perfecte ordening van atomen had gezorgd voor het elastische gedrag. “Het mooie is dat we dergelijke dislocaties nu kunnen detecteren door te kijken naar de curves die onze studente als eerste wereldwijd onderzocht en presenteerde. We hebben er een nieuwe analysemethode bij gekregen.”

Windmeter wordt thermometer

Als je een natte vinger in de lucht steekt, voel je aan de afkoeling waar de wind vandaan komt. Gebaseerd op dat principe (windmeting door temperatuurverschil) wilde prof.dr.ir. Kofi Makinwa (EWI) een windmeter maken zonder bewegende delen. Tijdens dat onderzoek ontdekte hij dat de looptijd van een warmtefront door silicium sterk afhangt van de temperatuur. Dat bracht hem op het idee om een temperatuursensor te maken gebaseerd op de looptijd van een warmtefront. De thermische diffusiviteit (TD)-sensor zou vanwege het geringe oppervlak erg geschikt zijn om in multi-core microprocessoren op te nemen. Gesprekken met chipfabrikanten zijn gaande.