Dit is hoe een ‘amateur’ een Nobelprijs won

André Geim is een fysicus uit Rusland met de Nederlandse en Engelse nationaliteit, tegenwoordig geeft hij les aan de Universiteit van Manchester. Hij is ook de enige persoon die zowel een Nobelprijs als een Ig Nobelprijs won, beide in natuurkunde. De Ig Nobelprijs is een prijs voor wetenschappelijk onderzoek waar men eerst om moet lachen, maar nadien mensen doet nadenken. De Ig Nobelprijs won hij door een kikker te laten zweven met een zeer sterke magneet, de normale Nobelprijs kreeg hij voor de ontdekking van grafeen, één van de sterkste materialen en snelste halfgeleiders op de wereld. Beide ontdekkingen maakte hij door een speelse manier van onderzoeken.

Toen in april 1997 de eerste afbeeldingen van de zwevende kikker de ronde deed in Physics World dachten de meeste mensen dat het om een aprilgrap ging. Velen dachten dat het magnetisme van water, duizenden keren zwakker dan dat van ijzer, niet sterk genoeg is om de zwaartekracht van de aarde te overwinnen. Maar Geim bewees dat het wel mogelijk was. Terwijl hij in de Radboud Universiteit Nijmegem werkte, besloot hij om de elektromagneet in het High Field Magnet Laboratory op de hoogste stand te zetten en een glas water in de machine te gieten. Geim zegt dat hij zich niet meer kan herinneren waarom hij zich zo ‘onprofessioneel’ gedroeg, maar hij zag wel dat er belletjes water aan het zweven waren in de machine. Water is dus wel magnetisch genoeg om de zwaartekracht van de aarde te overwinnen. Over de kikker zei Geim dat “een wetenschapper die geen gevoel voor humor heeft geen goede wetenschapper is.”



Vrijdagavond

Deze ontdekking leidde tot een nieuwe reeks experimenten in Geim zijn laboratorium, de vrijdagavondexperimenten. De vrijdagavondexperimenten zijn gekke experimenten die waarschijnlijk weinig resultaat zullen hebben, maar als ze toch iets ontdekken dan is dat meteen spectaculair. De tijd die de onderzoekers aan die experimenten spenderen is beperkt, maar volgens Geim is het beter fouten te maken dan saai te zijn. De vrijdagavondexperimenten gaan vaak over strekkingen in de wetenschap waarin de onderzoekers niet zijn gespecialiseerd, waardoor ze dingen in vraag stellen die voor specialisten alledaags lijken. Daardoor zijn ze dus ‘bewuste amateurs’.

Van de twee dozijn vrijdagavondexperimenten zijn er drie geslaagd, dat is een succespercentage van ongeveer 12,5%. De vliegende kikker was het eerste geslaagde experiment. Het lab van Geim vond ook Gecko Tape uit, een plakmiddel dat de haartjes op poten van gekko’s imiteert. Het derde geslaagde experiment is waarschijnlijk nog het belangrijkste: de uitvinding van grafeen, goed voor een Nobelprijs.

Potlood

Geim en zijn collega Novoselov vonden grafeen in een normaal potlood. De methode waarop ze het ontdekten is zo mogelijk nog simpeler: met een stukje plakband. De twee fysici hadden nog nooit met koolstof gewerkt en lazen er wel over, maar niet te veel zodat ze hun eigen ideeën bleven ontwikkelen. Het begon toen Geim vroeg aan de Chinese doctoraatsstudent Da Jiang om een stukje grafiet van enkele centimeters lang en een paar millimeter met een gespecialiseerde machine te slijpen tot het een dikte had van 10 microns. Door de taalbarrière sleep Jiang het grafiet tot een poeder, dat niet de gewenste dikte had. Dat poeder werd dan onder een rastertunnelmicroscoop bekeken. De wetenschappers maakte elk staaltje dat ze onder de microscoop bekeken eerst schoon met een stukje plakband, dat ze nadien weggooiden. Novoselov besloot om het stukje plakband uit de vuilbak te vissen en dat onder de microscoop te leggen. De deeltjes die achterbleven op de plakband waren fijner en dunner dan wat Jiang met de speciale machine had gemaakt, maar ze waren nog niet één micron dik. Grafietdeeltjes van één micron dik werden gemaakt door meer plakband te gebruiken op de fijne deeltjes die al op de plakband zaten.

Het team stuurde hun bevindingen door naar het vakblad Nature. Die wezen het onderzoek twee maal af, omdat er volgens hen niet genoeg wetenschappelijke vooruitgang was. Baanbrekende ideeën worden wel vaker afgeschoten door wetenschappelijke vakbladen dus het was haast een soort indirect compliment.

Volgens Geim vraagt het heel wat moed om een bewuste amateur te zijn. Hij gaat naar wetenschappelijke conferenties van vakgebieden war hij weinig van weet en dan hoort hij andere academici fluisteren dat hij daar niet op zijn plaats is. Maar toch is het voor hem belangrijk dat er ook speelse methodes gebruikt worden in de wetenschap, al noemt hij het liever avontuurlijke methodes omdat de connotatie achter het woord ‘speels’ het concept van zijn onderzoeksmethode kan schaden.

Ondertussen worden elders ook meer avontuurlijke methodes toegepast. het Jet Propulsion Lab van de NASA vindt speelse methodes zo belangrijk voor zijn ingenieurs dat het vraagt naar hun hobby’s toen ze kind waren. Bij Google kwamen er heel wat teleurgestelde reacties toen er het gerucht rondging dat ze de 20%-projecten gingen afschaffen. Met die regeling stond Google toe dat de werknemers één vijfde van hun tijd op het werk spenderen aan eigen projecten.

Als je meer wil lezen over niet verkende ideeën die door enkelingen wel verkend worden, lees dan zeker het boek The Rise: Creativity, the Gift of Failure, and the Search for Mastery, waaruit het verhaal van André Geim komt.