Shell Afstudeerprijzen Natuurkunde voor vernieuwend onderzoek

Manon Wigbers (Vrije Universiteit) studeerde af in de theoretische biofysica en onderzocht aan Princeton University in de Verenigde Staten het groepsgedrag van bacteriën. Ze onderzocht hoe de bacterie Myxococcus Xanthus zich als groep ruimtelijk organiseert. Manon startte met een kort experimenteel onderzoek om te kijken hoe deze bacteriën zich gedragen. Vervolgens ontwikkelde ze een wiskundig model waarmee ze verklaarde hoe deze bacteriën met elkaar samenwerken om een communicatienetwerk op te zetten en toetste dit in een computermodel. Zo ontdekte ze dat als de bacteriën langwerpig zijn en vooruit bewegen ze automatisch een groep kunnen vormen. Ook ontdekte ze dat de groep uit elkaar valt als de bacteriën willekeurig voor- en achteruit bewegen. Bijzonder is echter dat deze eencelligen een compleet netwerk weten te vormen doordat ze willekeurig voor- en achteruit bewegen én elkaar signalen geven via het achterlaten van een slijmspoor. Inzicht in deze basale communicatie van een eencellige helpt ons de communicatie tussen cellen bij mensen en dieren beter te doorgronden.

Leidenfrost-effect

Martin Klein Schaarsberg (Universiteit Twente) ontwikkelde een nieuwe meetmethode om de temperatuur te meten onder een sterk verhit oppervlak dat gekoeld wordt met een vloeistof.    Wanneer druppels van een vloeistof op een heet oppervlak ver boven de kooktemperatuur van die vloeistof terechtkomen, kunnen deze als een hovercraft blijven zweven en dansen over het oppervlak zonder dit te raken. Dit heet in de natuurkunde het Leidenfrost-effect. Martin onderzocht de koeling van het oppervlak onder deze druppels. Hiervoor ontwikkelde hij een nieuwe methode om driedimensionaal temperatuur te meten onder het oppervlak met interferometrie. Hiermee worden minieme veranderingen in de brekingsindex van licht door temperatuurverandering gemeten. Martin ontwikkelde een algoritme om het temperatuurveld driedimensionaal te reconstrueren uit de gemeten interferentiepatronen. Hij was de eerste die deze methode op het Leidenfrost-effect toepaste. Zijn meetmethode kan meer inzicht geven in de warmteoverdracht tussen het oppervlak en de druppel. Dit is van belang voor het koelen van zeer hete oppervlakken met vloeistoffen in de industrie.

Lichtweerkaatsing

Kevin van As (TU Delft) ontwikkelde een computerprogramma voor lichtweerkaatsing op rode bloedlichaampjes. In de medische wereld is behoefte aan nieuwe onderzoekstechnieken die efficiënter of preciezer werken. Op de Technische Universiteit Delft worden hiervoor nieuwe mogelijkheden van lichtweerkaatsing onderzocht. Kevin deed onderzoek naar het toepasbaar maken van deze techniek voor medisch onderzoek naar rode bloedcellen. Het probleem van lichtweerkaatsing als medische techniek is dat de informatie is versleuteld, waardoor medici er nog weinig informatie uit kunnen halen. Kevin wilde deze informatie helpen ontsleutelen en ontwikkelde hiervoor met behulp van ingewikkelde wiskunde een computerprogramma dat uitrekent hoe het licht weerkaatst op rode bloedcellen. Zijn programma is inmiddels ook al vergeleken met experimenteel onderzoek, hetgeen goede resultaten opleverde. In de toekomst kan zijn werk bijdragen aan nieuwe technieken voor medisch onderzoek die goedkoper, preciezer en breder toepasbaar zijn dan de huidige alternatieven.

Kevin van As (TU Delft) en Manon Wigbers (aan de Technische Universität in München) doen op dit moment promotieonderzoek. Martin Klein Schaarsberg werkt tijdelijk als onderzoeker aan de RMIT University in Melbourne.

De Shell Afstudeerprijzen zijn uitgereikt door Dirk Smit, Vice-president of Exploration Technology bij Shell. De jurering was in handen van de Koninklijke Hollandsche Maatschappij der Wetenschappen te Haarlem (http://www.khmw.nl/).