Universiteit Leiden

nl en

ERC-onderzoekssubsidie voor materialen die zelf rekenen

Martin van Hecke krijgt een ERC-onderzoekssubsidie van 2,5 miljoen euro voor onderzoek van zijn groep naar materialen die informatie verwerken. Een plakje rubber dat tot tien kan tellen is er al.

Het is eerlijk gezegd een simpel filmpje: een velletje plastic met grote verticale ribbels, wordt langzaam in elkaar gedrukt. Naarmate de spanning toeneemt, springen er knikken in de ribbels. Als de spanning weer afneemt, ploppen de knikken er weer uit, maar niet altijd in de volgorde waarin ze ontstaan zijn. 

De onderzoeksgroep mechanische metamaterialen van Martin van Hecke maakte een diagram waarin de verschillende kreukingstoestanden in kaart zijn gebracht, compleet met pijltjes die aangeven welke toestanden in elkaar over kunnen gaan. 

Je zou de gang door de verschillende toestanden kunnen beschouwen als een soort berekening, redeneert Van Hecke. Daarmee heeft zelfs een simpel verkreukelend velletje plastic een soort verborgen rekenkracht. De ERC-subsidie biedt de mogelijkheid om die onderzoekslijn uit te bouwen, met financiering voor drie promovendi en drie postdoctorale onderzoekers. 

Kreukelend plastic ondergaat complexe transformaties

'Waarom weet ik dit nu weer niet?'

'Dit idee is eigenlijk voortgekomen uit eerdere onderzoekslijnen', zegt Van Hecke, wiens onderzoek zowel aan de Universiteit Leiden als het Amsterdamse onderzoeksinstituut AMOLF plaatsvindt. De groep onderzoekt mechanische metamaterialen, constructies van plooibare materialen die zich kunnen opvouwen op een manier die voorgeprogrammeerd is. 'Dat vouwen gebeurt in een aantal voorgeprogrammeerde stappen, maar ik bedacht dat niet alleen onze metamaterialen een aantal stappen doorlopen.' 

Van Hecke: 'Dit zette me aan het denken: wat voor soort materiaalgedrag kun je zoal krijgen als de stapjes van elkaar afhankelijk zijn. Het was echt zo'n vraag van: waarom weet ik dit nu weer niet?' 

Eigenlijk bleek dat de rest van de wetenschap het ook niet goed wist. 'Ja, er is wel onderzoek gedaan naar processen zoals verkreukelen, maar dat was met een meer globale blik, en eigenlijk begrijpen we dat ook niet goed. Het leek mij interessant om heel precies naar de individuele stapjes te kijken.'

Toestandendiagram

Metamaterialen die berekeningen uitvoeren

Eigenlijk bleek dat de rest van de wetenschap het ook niet goed wist. 'Ja, er is wel onderzoek gedaan naar processen zoals verkreukelen, maar dat was met een meer globale blik, en eigenlijk begrijpen we dat ook niet goed. Het leek mij interessant om heel precies naar de individuele stapjes te kijken.'

Tegelijkertijd onderzochten een aantal collega-onderzoekers geheugen-effecten, waarbij de precieze vervorming van een materiaal van eerdere stappen afhangt. 'Geheugen is een ingredi├źnt van computerberekeningen. Maar waarom zou je niet een stap verder gaan, en het vervormen van materialen beschouwen als een vorm van informatieverwerking. Misschien kun je materialen ontwerpen die berekeningen uitvoeren.'
 

Rubber telt tot tien

Inmiddels is de groep die weg ingeslagen, wat onder andere al leidde tot een plakje rubber dat tot tien kan tellen. Van Hecke: 'Het gaat me niet om materialen die sneller rekenen dan gewone computers of zoiets. Meer om op een fundamentele manier te begrijpen hoe het vervormen van materialen te beschouwen is als een vorm van informatieverwerking, van rekenen dus.' 

Toepassingen zijn er vervolgens ongetwijfeld, verwacht Van Hecke. Het eerdere metamaterialenonderzoek wordt inmiddels ook toegepast in het ontwerpen van sterkere en beter passende medische implantaten en prothesen. 'Maar wat die toepassingen zijn, kun je eigenlijk nooit van tevoren weten.'
 

Vanwege de gekozen cookie-instellingen kunnen we deze video hier niet tonen.

Bekijk de video op de oorspronkelijke website of
Deze website maakt gebruik van cookies.  Meer informatie.