“Het is hier een experimentele hemel”, zegt Hans Wyss genietend, doelend op de apparatuur die hij aan de TU/e tot zijn beschikking heeft. “Ik heb hier de beschikking over allerlei hoogstaande apparaten. Er is net een nieuw licht-verstrooiingsapparaat, waarmee je op vier lengteschalen tegelijk kunt meten. Je kunt daarmee de structuur en dynamica van materialen onderzoeken.”

Wyss deed zijn postdoc op Harvard en kreeg dit jaar de mogelijkheid om in Eindhoven met een eigen onderzoeksgroep aan de slag te gaan - een kans die hij met beide handen aangreep. De Zwitser is aan de TU/e aangesteld om zich te concentreren op mesogestructureerde materialen. Dat wil zeggen: materialen die gestructureerd zijn op lengteschalen groter dan moleculen, maar kleiner dan macroscopische objecten. Concreet kunnen dit deeltjes zijn met een diameter tussen de tien nanometer en een paar micrometer. Wyss is met name geïnteresseerd in de mechanismen die voor de structurering van deze deeltjes in zachte materialen zorgen en in systemen die ‘uit evenwicht’ zijn. De deeltjes gaan van de ene fase naar de andere, afhankelijk van tijd- en energieschalen. “Zachte materialen hebben een rijk arsenaal aan mechanismen die we kunnen gebruiken, maar we weten nog lang niet alles over die mechanismen en de mogelijke toepassingen.”

De materialen waarop het onderzoek van de Zwitser zich concentreert, heten colloïden of zachte materialen. Ze worden voor allerlei toepassingen gebruikt. Zo vind je ze terug in de voedselindustrie (onder meer in mayonaise, melk, yoghurt en kaas), cosmetische middelen, de olie-industrie en in wasmiddelen. “Eigenlijk vind je ze overal”, doceert Wyss. “Het is hartstikke interessant om structuren te kunnen veranderen, omdat het gedrag van materialen altijd van de microstructuur afhangt. Het mooie aan colloïden is dat je, ongeacht de chemische samenstelling, aanpassingen kunt maken.” Hij licht toe: “Het is bijvoorbeeld niet gemakkelijk om poreus materiaal te maken, waarbij je de poriën kunt structureren zoals je wilt . Je kunt er wel polymeerdeeltjes in stoppen en eruit branden. Dan zijn ze echter toevallig verdeeld. Met colloïden kun je gerichter te werk gaan. Ik vind het interessant om die mechanismen beter te begrijpen en toe te passen op materialen.”

Zelf is hij druk doende om projecten van de grond te krijgen die hun nut kunnen bewijzen in de praktijk. “Een interessante toepassing kun je vinden bij elektroden voor brandstofcellen. Daarbij is de microstructuur heel belangrijk. Het is moeilijk om de poriën zo te krijgen dat het gas er goed in kan komen en dat tegelijkertijd de elektrische verbinding goed is.”

Wyss doet het liefst onderzoek op de grensvlakken van verschillende disciplines. “Daar gebeuren de meest interessante zaken en doe je de nieuwste ontdekkingen.” De samenwerking met onderzoekers uit andere disciplines aan de universiteit noemt de Zwitser dan ook ‘zeer vruchtbaar’. “Ik kan van alle kanten iets leren en ook zelf kennis toevoegen. Ik wil de natuurkundige kant van processen begrijpen en tegelijkertijd toepassingen vinden. Bij Werktuigbouwkunde zitten veel experts op het gebied van polymeren, wat eigenlijk ook zacht materiaal is. Daar heb ik in het verleden nog niet veel mee gewerkt. Bij Scheikundige Technologie richten ze zich vooral op moleculaire systemen, maar als die systemen groter worden, kom je weer op mijn gebied uit. De technieken die ik bij mijn onderzoek gebruik, kun je ook weer gebruiken voor biomaterialen.”

De tijd die hij op Harvard stopte in onderzoek naar zachte materialen, heeft inmiddels verder vruchten afgeworpen. Volgende maand verschijnt een artikel dat hij met enkele andere onderzoekers schreef in het gerenommeerde vakblad Nature. De belangrijkste conclusie hierin is dat colloïden zich op heel veel vlakken hetzelfde gedragen als moleculen. Colloïdale mengsels kunnen inzicht geven in glasformatie in moleculaire systemen.

Wyss vormt momenteel een onderzoeksgroep aan de TU/e en is bezig onderzoeken naar zich toe te trekken, in samenwerking met andere TU/e-onderzoekers en andere universiteiten. Hij gaat sowieso aan de slag met de subsidie van een miljoen euro die hij en prof.dr. Rint Sijbesma (Scheikundige Technologie), dr. Kees Storm (Technische Natuurkunde) en dr.ir. Gerrit Peters (Werktuigbouwkunde) kregen binnen het High Potential Research Program. Het doel is kunstmatige weefsels te maken die geschikt zijn voor medische toepassingen. Wyss onderzoekt dan vooral de mechanische eigenschappen van ‘Biomimetic materials’./.

Zie ook Cursor 33, jaargang 51 (te vinden onder Archief op www.tue.nl/cursor). Of kijk op www.mate.tue.nl/~wyss/home/.