ENGINEERINGNET.BE - ‘Een paar jaar geleden hadden we het idee om een kwantumsimulator te bouwen. We wilden daarmee kunstmatige moleculen creëren die op echte moleculen lijken. We ontwikkelden een systeem waarmee we elektronen vingen,' aldus promovendus Emil Sierda van de Radboud Universiteit.
'Die omringen moleculen als een soort wolk, die we wisten te vangen en daarmee bouwden we een kunstmatige molecuul. De gelijkenis tussen wat we hadden gebouwd en echte moleculen was ongelofelijk.’
Hoogleraar Alex Khajetoorians van de Radboud Universiteit: ‘Moleculen maken is al moeilijk genoeg. Wat nog moeilijker is, is begrijpen hoe bepaalde moleculen reageren als ze verdraaid of veranderd worden.’ Hoe moleculen veranderen en reageren is de basis van chemie, zoals wanneer er water wordt gevormd uit waterstof en zuurstof.
‘Door moleculen te simuleren, hebben we de ultieme gereedschapskist om kunstmatige moleculen te buigen en te onderzoeken op een manier die bij echte moleculen bijna onmogelijk is. Daarmee kunnen we iets zeggen over echte moleculen, zonder last te hebben van die echte moleculen, omdat ze bijvoorbeeld constant veranderen.’
De onderzoekers hebben met deze simulator een kunstmatige versie gebouwd van benzeen. Benzeen is een onderdeel van een grote groep andere chemicaliën, zoals styreen, waarmee onder meer piepschuim wordt gemaakt.
Khajetoorians: ‘Benzeen is het schoolvoorbeeld van een organisch molecuul en dat hebben we weten te bouwen zonder organisch materiaal.’ Daar komt nog bij dat de kunstmatige moleculen tien keer groter zijn dan de echte variant, wat het eenvoudiger maakt om experimenten met ze te doen.
Door gebruik van de simulator kunnen wetenschappers moleculen en hun reacties veel beter begrijpen. Dat kan in ongeveer elk wetenschappelijk veld van pas komen. In de verre toekomst zijn er allerlei opties: het begrijpen van chemische reacties in een stap-voor-stap slow-motion-video, of het maken van kunstmatige elektronische apparaten op een enkele molecuul. Kwantumsimulators zouden zelfs als kwantumcomputers kunnen fungeren.
Sierda: ‘Maar daar zijn we nog lang niet. We gaan nu eerst beginnen met het begrijpen van moleculen op een niveau dat eerder nog niet mogelijk was.’
