Nederlands Tijdschrift voor Natuurkunde

Martin van Hecke ontving dit jaar de Physicaprijs voor zijn innovatieve onderzoek naar metamaterialen. In een artikel in het NTvN vertelt hij over zijn onderzoek en zijn plannen voor de toekomst.

Auteur: Martin van Hecke.

Alles is gemaakt van slechts een handvol verschillende atomen, geordend op een onbeperkt aantal manieren. In sommige gevallen zijn de details van die structuur niet zo belangrijk (gassen) of simpel (kristallen) – maar in de overgrote meerderheid van de materialen om ons heen speelt structuur een essentiële rol. Wat mij fascineert is hoe eigenschappen van gestructureerde materialen ontstaan uit hun geometrie en het samenspel van hun simpele bouwstenen. Bekende voorbeelden van materie met structuur zijn natuurlijke materialen zoals parelmoer, kurk en zand. Parelmoer bestaat uit breekbare aragonietplaatjes die door hun gelaagde structuur gezamenlijk een hard materiaal vormen. Kurk heeft een structuur van celvormige holtes die ervoor zorgt dat kurk niet uitzet in de dwarsrichting als je erop duwt – dat is waarom we het materiaal kurk gebruiken als het object kurk. En zand bestaat uit simpele korrels – hoewel dit materiaal wanordelijk is, is het niet willekeurig, en details van de korrelordening spelen een grote rol voor het gedrag van een zandhoop. Een recente klasse van materie met structuur zijn mechanische metamaterialen, kunstmatige en bewust ontworpen materialen. Hun eigenschappen worden gedomineerd door hun structuur en niet door hun ‘basismateriaal’; en het meest interessant is dat zij vaak eigenschappen hebben die hun basismateriaal geheel overstijgen.