BRAINPORT

met Eindhoven als hart, is een innovatieve toptechnologieregio van wereldformaat. Hier bedenken we oplossingen voor de maatschappelijke uitdagingen van morgen.

Over Brainport

Fundamenteel onderzoek voor legio fotonicatoepassingen

15 maart 2017

Het was op de eerste plaats goed nieuws voor wetenschapper Jaime Gómez Rivas dat hij onlangs een van de 34 felbegeerde Vici-beurzen van de NWO (Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek) ontving. Een welverdiende erkenning voor zijn pionierswerk op het gebied van fotonica; de wisselwerking tussen licht (fotonen) en elektronen (elektronica). Maar die erkenning voor Gómez Rivas, groepsleider bij het Eindhovense energieinstituut DIFFER en hoogleraar bij de TU/e, is ook een welkome steun in de rug voor Brainport als wereldwijde koploper met fotonica-technologie. De 1,5 miljoen euro die hoort bij de Vici-beurs is daarbij een waardevolle (extra) bijdrage aan de 600 miljoen euro* die de regio vraagt aan het nieuwe kabinet, bedoeld voor doorontwikkeling en toepassing van deze innovatieve, energiebesparende technologie.

Materiaaleigenschappen verbeteren
Waar Brainport vooral wijst op de toekomstige voordelen van (investeren in) fotonica-technologie (onder meer zevenduizend beoogde nieuwe banen en duurzame dataopslag), kijk Gómez Rivas juist naar de basis: “Elke nieuwe technologie begint bij uitvoerig fundamenteel onderzoek. Dat is de essentiële eerste schakel in de keten die hier in de Brainport regio zo sterk vertegenwoordigd is. Maar fundamenteel onderzoek heeft tijd nodig en dankzij de Vici-beurs kan ik die tijd nu ook nemen.” Vijf jaar trekt hij in ieder geval uit voor zijn onderzoek naar ‘het creëren van een hybride toestand van licht en materie die het transport van excitonen (gebonden toestanden van elektronen en elektrongaten) in materialen zal verbeteren’, zoals de uitleg van DIFFER luidt. Of, zoals Gómez Rivas het zelf kort en bondig probeert te verwoorden: “Materialen hebben vaste eigenschappen, die de efficiëntie en het transport van energie beïnvloeden. Die wisselwerking tussen materie en licht is het fundament voor nieuwe mogelijke toepassingen van fotonica-technologie. Wij gaan de komende vijf jaar onderzoeken hoe we dat fundament beter kunnen begrijpen, zodat we het uiteindelijk kunnen gebruiken om eigenschappen van materialen te verbeteren.”

De industrie
Die investering in fundamenteel onderzoek biedt legio mogelijkheden, aldus Gómez Rivas. “Fotonica is niet alleen een kansrijke technologie voor dataopslag. Het verbeteren van het ladingstransport in materialen is ook van groot belang voor toepassingen in bijvoorbeeld zonnecellen, leds, lasers en lichtsensoren. Maar ik zie ook perspectief voor een schonere brandstof, door met behulp van licht water te splitsen in stikstof en zuurstof.” Maar zo ver is het nog niet. Wel verwacht Gómez Rivas dat de uitkomsten van zijn onderzoek in een stroomversnelling raken dankzij het waardevolle ecosysteem binnen Brainport. “De kennis die ons fundamenteel onderzoek oplevert, gaan we na vijf jaar met de industrie bespreken; waar hebben relevante bedrijven behoefte aan op innovatiegebied, welke verbeteringen zijn nodig? Dan is het zeker een voordeel dat er zoveel industrie in de buurt is, zodat we veel makkelijker kennis en kunde kunnen koppelen. De uiteindelijke fotonicatoepassingen die voortkomen uit ons onderzoek zullen ongetwijfeld veel sneller gaan, omdat de industrie nou eenmaal veel sneller gaat.”

Belangrijke keten
Bovendien biedt de hightech regio kansen voor slimme samenwerking tussen de wetenschappers van DIFFER en de TU/e en bedrijven zoals Philips Lighting (al in gang), of in een later stadium met onderzoeksinstituten zoals Solliance en TNO. Gómez Rivas spreekt van een belangrijke keten waarin alle schakels even onmisbaar zijn: “Zonder toepassingen vanuit de industrie is toegepast onderzoek nutteloos. Maar de duurzaamheid van de regio is net zo afhankelijk van fundamenteel onderzoek, want dat is de voedingsbodem voor innovatie en daarmee het voortbestaan van bedrijven. Achter elke nieuwe technologie zit jarenlange research. Daarom is het zo belangrijk dat de hele keten in Brainport vertegenwoordigd is én dat alle schakels in die keten gestimuleerd worden en transparant zijn. Als een van die schakels verdwijnt of niet meer open staat voor de rest, valt uiteindelijk het hele ecosysteem uit elkaar.”

Toekomstmuziek
Dat zo’n goed geoliede, transparante en complete keten in staat is tot grootste prestaties, blijkt wel uit het antwoord dat Gómez Rivas geeft op de vraag waar succesvolle fotonicatoepassingen uiteindelijk toe kunnen leiden: “Groene steden zonder CO₂-uitstoot, met elektrische of zonnebrandstof auto’s, slimme sensors, meer krachtige zonne-energie en energiezuinige ICT. Maar dat is echt nog een utopie hoor”, haast hij zich erbij te zeggen. Mooie toekomstmuziek dus, maar de partituur moet nog samengesteld worden. Gómez Rivas en zijn team zetten de komende vijf jaar in ieder geval de noten op papier, daarna is het aan de andere ketenpartners om de beste instrumenten erbij halen.

*De 600 miljoen euro voor fotonica is deels bedoeld voor verder wetenschappelijk onderzoek en ontwikkeling van deze techniek (250 miljoen). Het rijksgeld gaat ook naar een fabriek waar fotonica-chips kunnen worden geproduceerd (200 miljoen euro). Verder is 100 miljoen nodig om beginnende bedrijven te ondersteunen die toepassingen en producten ontwikkelen waarin de chips gebruikt worden. 50 miljoen euro is bestemd voor de bouw van een nieuw laboratorium.