Nanogaatjes (bionanotechnologie – Technische Natuurwetenschappen) De holster-Helispy-helikopter, een draaideur tegen wc-schaamte, havenmagneten en een tweede overwinning van zonnewagen Nuna – het afgelopen jaar aan de TU was op zijn minst opmerkelijk te noemen.
Delen
Delta vroeg enkele TU-medewerkers waarom de Delftse wetenschap in 2003 volgens hen zal worden herinnerd.
De havenmagneet (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica)
,,De uitvinding van 2003 is voor mij de havenmagneet; een grote elektromagneet van ongeveer één bij één meter. Een aantal van deze magneten houdt een stalen schip door magnetische kracht aan de kade vast, waardoor trossen overbodig worden. Dat werkt besparend in tijd en menskracht en vergroot de veiligheid in de haven.
Deze uitvinding is een mooi voorbeeld van hoe je onderzoek niet kunt plannen. Student civiele techniek Erik Fiktorie zocht iemand met kennis van elektromagneten. Omdat ik het onderwerp wel interessant vond, heb ik op een kladje wat berekeningen gedaan. Resultaat: een ontwerp waarop inmiddels patent is aangevraagd en waarvoor veel belangstelling is.
Voor een havenmagneet moeten twee schijnbaar moeilijke ontwerpproblemen overwonnen worden, namelijk dat het schip binnenin niet magnetisch mag worden en dat de kracht per oppervlakte van de magneet zo groot mogelijk moet zijn.
Beide problemen werden simpel opgelost door de magneet op te bouwen uit smalle, elkaar afwisselende noord- en zuidpolen. Zo blijft het magneetveld in de scheepshuid en wordt het bij de polen sterk geconcentreerd. Blijkbaar was er nog niemand op het idee gekomen om voor dit doel op deze manier een magneet te construeren. Overigens ben ik op het idee van smalle polen gekomen door het slopen en bestuderen van een kastdeurmagneetje zoals je bij de Gamma kunt kopen.”
Dr.ir. Martin Verweij, universitair hoofddocent van de basiseenheid elektromagnetisme
Anammox-bacteriën (biotechnologie – Technische Natuurwetenschappen)
,,De wetenschappelijke klapper van dit jaar is voor mijn groep de
ontdekking van de anammox-bacteriën in de Zwarte Zee, en de daaruit voortkomende conclusie dat deze bacteriën in de
stikstofomzettingen een rol spelen op wereldschaal.
De anammox-bacterie wordt gebruikt in de afvalzuivering. Daar zet het organisme ammonium om in het niet-milieuvervuilende stikstofgas. In de natuur was de bacterie nog nooit gevonden, maar in het voorjaar van 2003 vonden onderzoekers van mijn afdeling de bacterie in de Zwarte Zee, samen met onderzoekers uit Nijmegen, Texel en Bremen. We noemden hem Scalindua sorokinii.
Uit de vondst blijkt dat de bacterie een niet te onderschatten aandeel heeft in het recyclen van stikstofgas in de atmosfeer. Datbetekent dat grote hoeveelheden stikstof niet worden
meegenomen in huidige kringloop- en milieumodellen. Nog niet bekend is of de oceaan nu meer ammonium kan opnemen dan is gedacht en daarmee meer vervuiling aankan.”
Prof.dr. J. Gijs Kuenen, sectie industriële microbiologie
De Filewaarzegger
,,Reistijden op de minuut nauwkeurig voorspellen. Als dat waar kon zijn… Ir. Hans van Lint ontwikkelde een methode die in de buurt komt en wel drie tot vier keer nauwkeuriger is dan huidige voorspellers, zo bleek uit zijn eerste proeven in 2003. Met een neuronaal netwerk, een zelflerend systeem, leerde hij de computer filegedrag herkennen en reistijden voorspellen. Een zeer belangrijke vernieuwing.
Maar ook het werk van ir. Henk Taale, die onderzocht hoe overheden hun doelen realiseren ten koste van elkaar en de maatschappij was belangrijk. Taales onderzoek maakt gebruik van speltheorie en laat zien wat gezond verstand en goede opvoeding ook leren: samenwerken is beter dan ieder voor zich.
Belangrijk is ook de ontdekking dat de onvoorspelbaarheid van reistijden de maatschappij veel geld kost, maar dat de gemiddelde reiziger en vervoerder zich daarvoor indekken door reserves in te bouwen. Chauffeurs gaan vroeger op pad en nemen minder lading mee zodat ze minder adressen afgaan. Op die manier leveren ze ook bij ernstige congestie hun lading op tijd af. Daardoor is de schade van onvoorspelbaarheid nauwelijks zichtbaar. Die onzichtbare schade is een belangrijk nieuw inzicht.
Uit deze drie ontdekkingen blijkt dat wetenschap duidelijk maakt wat mensen kiezen en wat de gevolgen zijn. Wat me fascineert is dat goede modellering en wiskunde belangrijke vernieuwingen geven die het gedrag kunnen veranderen. Daar hoeven we geen psycholoog of socioloog voor te zijn.”
Prof.dr. Henk J. van Zuylen, sectie verkeerskunde
,,Nanotechnoloog Arnold Storm en zijn collega’s wisten dit jaar nanogaatjes te maken en daarmee de passage van enkele dna-moleculen te detecteren. De onderzoekers maakten daarvoor met standaard technieken uit de chipindustrie een gat van zo’n twintig tot vijftig nanometer in een plaatje siliciumoxide. Daarna beschoot Storm het plaatje onder vacuüm met een bundel hoogenergetische elektronen. De elektronen verhitten het siliciumoxide, waardoor het stroperig wordt. Siliciumoxide gedraagt zich dan als verhit glas, vandaar dat het met glasblazen wordt vergeleken. Uit experimenten blijkt dat de oppervlaktespanning van het stroperige siliciumoxide de gaatjes dichttrekt, wanneer hun aanvangsdiameter minder dan vijftig nanometer is. Dit gebeurt allemaal in een hoge-resolutie-elektronenmicroscoop, zodat elke verandering van het gat direct zichtbaar is. Zodra het gaatje de gewenste grootte heeft, wordt het dichtgroeien gestopt door de elektronenbundel uit te zetten.
Dit werk is één van onze eerste resultaten in het nog weinig ontgonnen gebied van bionanotechnologie; een fascinerend en nieuw opkomend onderzoeksgebied waar nanotechnologie wordt gebruikt om enkele biomoleculen te onderzoeken. Hiermee kunnen we de fysica van het transportverschijnsel bestuderen op het niveau van een enkel molecuul. Wellicht is het interessant als analysetechniek. We zijn van plan om de techniek uit te buiten, bijvoorbeeld om de structuur van enkele RNA-moleculen te ontrafelen.”
Prof.dr. Cees Dekker, sectie moleculaire biofysica
Om nanogaatjes te maken wordt een siliciumstructuur (het rechthoekige blokje) beschenen met een elektronenbundel in een elektronenmicroscoop. Daardoor wordt, héél gecontroleerd, een nanogaatje gemaakt. Wetenschappers maken met de elektronenmicroscoop een filmpje, zodat ze de grootte van het gaatje kunnen zien. (Foto: TUDelft/FOM)
Testvoertuig Dart (Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek)
,,Wondermateriaal glare kreeg veel aandacht dit jaar. Maar het op water gebaseerde koelsysteem dat voor het kleine ruimtetestvoertuig Dart is ontwikkeld, mag er ook zijn.
Bij terugkeer door de dampkring moet een ruimtecapsule 1400 graden Celsius en aërodynamische druk kunnen doorstaan. Wij hebben een buitenwand gemaakt van een bijzondere metaallegering, PM1000. Dit metaal kan warmte niet vasthouden. Daardoor verliest de buitenwand warmte door straling naar buiten.
Voor het koelprincipe is een met water verzadigde poreuze laag aangebracht, vlak achter de wand aan de binnenkant. Door warmtestraling kan de hete metalen wand een deel van de warmte kwijt aan deze waterhoudende laag, waarvan de temperatuur gelijk blijft aan de ‘lage’ kooktemperatuur van water. Tenminste, zolang voldoende water aanwezig is om te verdampen.
Het koelen gebeurt zeer efficiënt. De buitenwand blijft 150 tot 200 graden Celsius koeler met deze extra koeling. Voor een terugkeer in de dampkring zijn slechts een paar liter water nodig.”
Ir. Tom van Baten, waarnemend leerstoelhouder van constructies en cumputational mechanics
Bouwen met karton (Bouwkunde)
,,Dit jaar is karton als potentieel bouwmateriaal op de agenda gezet. Dit blijkt ondermeer uit werk van twee promovendi, van wie één zich richt op het voorspelbare constructief gedrag van karton, de ander richt zich op het ontwerpende vlak. Studenten ondersteunen hen en in dit kader hebben afstudeerders rond de vorige jaarwisseling de ‘multished‘ gebouwd, een gebouw helemaal van karton.
Maar ook de Japanse architect Sheguri Ban bouwde dit jaar een kartonnen koepel van dertig meter overspanning in IJburg,Amsterdam. TU-collega prof. Mick Eekhout verzorgde de engineering en produceerde de koepel.
Tegenwoordig is duurzaam bouwen belangrijk. Dat kan ook door toepassing van juist niet-duurzame middelen, zoals voor tijdelijke bouw. Karton is voor 95 procent gerecycled materiaal en kan na gebruik weer voor 95 procent worden gerecycled. Je kunt het dus zonder schaamte weggooien.”
Prof.Fons Verheijen, leerstoel bouwconstructieve integratie & coördinatie Microkacheltje (biotechnologie – technische natuurwetenschappen)
,,Een aardige uitvinding dit jaar kwam van promovenda Rosanne Guijt, die als het ware een microkoelkast en een microkacheltje in een chip wist te bouwen. Voor allerlei chemie op chips is temperatuurregeling belangrijk. Guijts werk is aardig, omdat nog niemand een micro-oplossing voor dit probleem had bedacht.
Een andere leuke ontwikkeling vind ik die van de enkele gistcel op een chip, van Arthur Kroon. Waarom? Naar mijn stellige overtuiging zal het alleen met onderzoek aan enkele cellen lukken inzicht te krijgen in de vele nog onbekende regulatiemechanismen in zoiets relatief eenvoudigs als een gistcel. Dat is nog bij lange na niet ontrafeld.”
Prof.dr.ir. Gijs van Dedem, sectie analytische biotechnologie
2003 was ook het jaar waarin…
zonnewagen Nuna II de World Solar Challenge in Australië won, het wereldkampioenschap voor auto’s op zonne-energie. Het Nederlandse team deed twee jaar geleden ook mee en won toen ook
de ban van de fraude-affaire over organische halfgeleidende kristallen werd verbroken. ,,Het onderzoek is weer op de juiste koers. Verschillende nanotechnologen hebben nu doorbraken bereikt met transistoren van organisch materiaal”, laat prof.dr.ir. Teun Klapwijk van de afdeling nanoscience (TNW) weten.
student Sebastiaan Winter kans zag om filmpjes van bloedplaques te verbeteren, die worden gemaakt in de coronaire vaten om het hart. ,,Door het kloppende hart kan een ultrasone camera in die vaten geen opnamen achter elkaar maken. Winter heeft software gemaakt om die filmpjes te verbeteren. Zijn werk, Intelligate, wordt in het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam gebruikt”, zegt prof.dr. Henk Koppelaar van de basiseenheid data en kennissystemen (EWI).
het biotechnologen van de TU is gelukt om bacteriën als korrels te laten groeien. ,,Daarmee kunnen bestaande zuiveringen vier keer kleiner worden. De eerste twee grote pilot-reactoren, beide van zestig liter, zijn in september gemaakt en in werking gezet bij de waterzuivering in Ede”, aldus prof.dr.ir. Mark van Loosdrecht, sectie bioprocestechnologie van TNW.
De holster-Helispy-helikopter, een draaideur tegen wc-schaamte, havenmagneten en een tweede overwinning van zonnewagen Nuna – het afgelopen jaar aan de TU was op zijn minst opmerkelijk te noemen. Delta vroeg enkele TU-medewerkers waarom de Delftse wetenschap in 2003 volgens hen zal worden herinnerd.
De havenmagneet (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica)
,,De uitvinding van 2003 is voor mij de havenmagneet; een grote elektromagneet van ongeveer één bij één meter. Een aantal van deze magneten houdt een stalen schip door magnetische kracht aan de kade vast, waardoor trossen overbodig worden. Dat werkt besparend in tijd en menskracht en vergroot de veiligheid in de haven.
Deze uitvinding is een mooi voorbeeld van hoe je onderzoek niet kunt plannen. Student civiele techniek Erik Fiktorie zocht iemand met kennis van elektromagneten. Omdat ik het onderwerp wel interessant vond, heb ik op een kladje wat berekeningen gedaan. Resultaat: een ontwerp waarop inmiddels patent is aangevraagd en waarvoor veel belangstelling is.
Voor een havenmagneet moeten twee schijnbaar moeilijke ontwerpproblemen overwonnen worden, namelijk dat het schip binnenin niet magnetisch mag worden en dat de kracht per oppervlakte van de magneet zo groot mogelijk moet zijn.
Beide problemen werden simpel opgelost door de magneet op te bouwen uit smalle, elkaar afwisselende noord- en zuidpolen. Zo blijft het magneetveld in de scheepshuid en wordt het bij de polen sterk geconcentreerd. Blijkbaar was er nog niemand op het idee gekomen om voor dit doel op deze manier een magneet te construeren. Overigens ben ik op het idee van smalle polen gekomen door het slopen en bestuderen van een kastdeurmagneetje zoals je bij de Gamma kunt kopen.”
Dr.ir. Martin Verweij, universitair hoofddocent van de basiseenheid elektromagnetisme
Anammox-bacteriën (biotechnologie – Technische Natuurwetenschappen)
,,De wetenschappelijke klapper van dit jaar is voor mijn groep de
ontdekking van de anammox-bacteriën in de Zwarte Zee, en de daaruit voortkomende conclusie dat deze bacteriën in de
stikstofomzettingen een rol spelen op wereldschaal.
De anammox-bacterie wordt gebruikt in de afvalzuivering. Daar zet het organisme ammonium om in het niet-milieuvervuilende stikstofgas. In de natuur was de bacterie nog nooit gevonden, maar in het voorjaar van 2003 vonden onderzoekers van mijn afdeling de bacterie in de Zwarte Zee, samen met onderzoekers uit Nijmegen, Texel en Bremen. We noemden hem Scalindua sorokinii.
Uit de vondst blijkt dat de bacterie een niet te onderschatten aandeel heeft in het recyclen van stikstofgas in de atmosfeer. Datbetekent dat grote hoeveelheden stikstof niet worden
meegenomen in huidige kringloop- en milieumodellen. Nog niet bekend is of de oceaan nu meer ammonium kan opnemen dan is gedacht en daarmee meer vervuiling aankan.”
Prof.dr. J. Gijs Kuenen, sectie industriële microbiologie
De Filewaarzegger
,,Reistijden op de minuut nauwkeurig voorspellen. Als dat waar kon zijn… Ir. Hans van Lint ontwikkelde een methode die in de buurt komt en wel drie tot vier keer nauwkeuriger is dan huidige voorspellers, zo bleek uit zijn eerste proeven in 2003. Met een neuronaal netwerk, een zelflerend systeem, leerde hij de computer filegedrag herkennen en reistijden voorspellen. Een zeer belangrijke vernieuwing.
Maar ook het werk van ir. Henk Taale, die onderzocht hoe overheden hun doelen realiseren ten koste van elkaar en de maatschappij was belangrijk. Taales onderzoek maakt gebruik van speltheorie en laat zien wat gezond verstand en goede opvoeding ook leren: samenwerken is beter dan ieder voor zich.
Belangrijk is ook de ontdekking dat de onvoorspelbaarheid van reistijden de maatschappij veel geld kost, maar dat de gemiddelde reiziger en vervoerder zich daarvoor indekken door reserves in te bouwen. Chauffeurs gaan vroeger op pad en nemen minder lading mee zodat ze minder adressen afgaan. Op die manier leveren ze ook bij ernstige congestie hun lading op tijd af. Daardoor is de schade van onvoorspelbaarheid nauwelijks zichtbaar. Die onzichtbare schade is een belangrijk nieuw inzicht.
Uit deze drie ontdekkingen blijkt dat wetenschap duidelijk maakt wat mensen kiezen en wat de gevolgen zijn. Wat me fascineert is dat goede modellering en wiskunde belangrijke vernieuwingen geven die het gedrag kunnen veranderen. Daar hoeven we geen psycholoog of socioloog voor te zijn.”
Prof.dr. Henk J. van Zuylen, sectie verkeerskunde
,,Nanotechnoloog Arnold Storm en zijn collega’s wisten dit jaar nanogaatjes te maken en daarmee de passage van enkele dna-moleculen te detecteren. De onderzoekers maakten daarvoor met standaard technieken uit de chipindustrie een gat van zo’n twintig tot vijftig nanometer in een plaatje siliciumoxide. Daarna beschoot Storm het plaatje onder vacuüm met een bundel hoogenergetische elektronen. De elektronen verhitten het siliciumoxide, waardoor het stroperig wordt. Siliciumoxide gedraagt zich dan als verhit glas, vandaar dat het met glasblazen wordt vergeleken. Uit experimenten blijkt dat de oppervlaktespanning van het stroperige siliciumoxide de gaatjes dichttrekt, wanneer hun aanvangsdiameter minder dan vijftig nanometer is. Dit gebeurt allemaal in een hoge-resolutie-elektronenmicroscoop, zodat elke verandering van het gat direct zichtbaar is. Zodra het gaatje de gewenste grootte heeft, wordt het dichtgroeien gestopt door de elektronenbundel uit te zetten.
Dit werk is één van onze eerste resultaten in het nog weinig ontgonnen gebied van bionanotechnologie; een fascinerend en nieuw opkomend onderzoeksgebied waar nanotechnologie wordt gebruikt om enkele biomoleculen te onderzoeken. Hiermee kunnen we de fysica van het transportverschijnsel bestuderen op het niveau van een enkel molecuul. Wellicht is het interessant als analysetechniek. We zijn van plan om de techniek uit te buiten, bijvoorbeeld om de structuur van enkele RNA-moleculen te ontrafelen.”
Prof.dr. Cees Dekker, sectie moleculaire biofysica
Om nanogaatjes te maken wordt een siliciumstructuur (het rechthoekige blokje) beschenen met een elektronenbundel in een elektronenmicroscoop. Daardoor wordt, héél gecontroleerd, een nanogaatje gemaakt. Wetenschappers maken met de elektronenmicroscoop een filmpje, zodat ze de grootte van het gaatje kunnen zien. (Foto: TUDelft/FOM)
Testvoertuig Dart (Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek)
,,Wondermateriaal glare kreeg veel aandacht dit jaar. Maar het op water gebaseerde koelsysteem dat voor het kleine ruimtetestvoertuig Dart is ontwikkeld, mag er ook zijn.
Bij terugkeer door de dampkring moet een ruimtecapsule 1400 graden Celsius en aërodynamische druk kunnen doorstaan. Wij hebben een buitenwand gemaakt van een bijzondere metaallegering, PM1000. Dit metaal kan warmte niet vasthouden. Daardoor verliest de buitenwand warmte door straling naar buiten.
Voor het koelprincipe is een met water verzadigde poreuze laag aangebracht, vlak achter de wand aan de binnenkant. Door warmtestraling kan de hete metalen wand een deel van de warmte kwijt aan deze waterhoudende laag, waarvan de temperatuur gelijk blijft aan de ‘lage’ kooktemperatuur van water. Tenminste, zolang voldoende water aanwezig is om te verdampen.
Het koelen gebeurt zeer efficiënt. De buitenwand blijft 150 tot 200 graden Celsius koeler met deze extra koeling. Voor een terugkeer in de dampkring zijn slechts een paar liter water nodig.”
Ir. Tom van Baten, waarnemend leerstoelhouder van constructies en cumputational mechanics
Bouwen met karton (Bouwkunde)
,,Dit jaar is karton als potentieel bouwmateriaal op de agenda gezet. Dit blijkt ondermeer uit werk van twee promovendi, van wie één zich richt op het voorspelbare constructief gedrag van karton, de ander richt zich op het ontwerpende vlak. Studenten ondersteunen hen en in dit kader hebben afstudeerders rond de vorige jaarwisseling de ‘multished‘ gebouwd, een gebouw helemaal van karton.
Maar ook de Japanse architect Sheguri Ban bouwde dit jaar een kartonnen koepel van dertig meter overspanning in IJburg,Amsterdam. TU-collega prof. Mick Eekhout verzorgde de engineering en produceerde de koepel.
Tegenwoordig is duurzaam bouwen belangrijk. Dat kan ook door toepassing van juist niet-duurzame middelen, zoals voor tijdelijke bouw. Karton is voor 95 procent gerecycled materiaal en kan na gebruik weer voor 95 procent worden gerecycled. Je kunt het dus zonder schaamte weggooien.”
Prof.Fons Verheijen, leerstoel bouwconstructieve integratie & coördinatie Microkacheltje (biotechnologie – technische natuurwetenschappen)
,,Een aardige uitvinding dit jaar kwam van promovenda Rosanne Guijt, die als het ware een microkoelkast en een microkacheltje in een chip wist te bouwen. Voor allerlei chemie op chips is temperatuurregeling belangrijk. Guijts werk is aardig, omdat nog niemand een micro-oplossing voor dit probleem had bedacht.
Een andere leuke ontwikkeling vind ik die van de enkele gistcel op een chip, van Arthur Kroon. Waarom? Naar mijn stellige overtuiging zal het alleen met onderzoek aan enkele cellen lukken inzicht te krijgen in de vele nog onbekende regulatiemechanismen in zoiets relatief eenvoudigs als een gistcel. Dat is nog bij lange na niet ontrafeld.”
Prof.dr.ir. Gijs van Dedem, sectie analytische biotechnologie
2003 was ook het jaar waarin…
zonnewagen Nuna II de World Solar Challenge in Australië won, het wereldkampioenschap voor auto’s op zonne-energie. Het Nederlandse team deed twee jaar geleden ook mee en won toen ook
de ban van de fraude-affaire over organische halfgeleidende kristallen werd verbroken. ,,Het onderzoek is weer op de juiste koers. Verschillende nanotechnologen hebben nu doorbraken bereikt met transistoren van organisch materiaal”, laat prof.dr.ir. Teun Klapwijk van de afdeling nanoscience (TNW) weten.
student Sebastiaan Winter kans zag om filmpjes van bloedplaques te verbeteren, die worden gemaakt in de coronaire vaten om het hart. ,,Door het kloppende hart kan een ultrasone camera in die vaten geen opnamen achter elkaar maken. Winter heeft software gemaakt om die filmpjes te verbeteren. Zijn werk, Intelligate, wordt in het Erasmus Medisch Centrum in Rotterdam gebruikt”, zegt prof.dr. Henk Koppelaar van de basiseenheid data en kennissystemen (EWI).
het biotechnologen van de TU is gelukt om bacteriën als korrels te laten groeien. ,,Daarmee kunnen bestaande zuiveringen vier keer kleiner worden. De eerste twee grote pilot-reactoren, beide van zestig liter, zijn in september gemaakt en in werking gezet bij de waterzuivering in Ede”, aldus prof.dr.ir. Mark van Loosdrecht, sectie bioprocestechnologie van TNW.
Comments are closed.