0:00:15.818,0:00:21.379
Nanomaterialen en nanostructuren [br]kom je overal tegen.

0:00:21.379,0:00:24.670
Kijk eens naar de vleugel van een libel.

0:00:24.670,0:00:28.335
Als we 100.000 keer inzoomen

0:00:28.335,0:00:31.506
en naar de transparante membraan kijken,

0:00:31.506,0:00:34.052
kunnen we de nanostructuren zien

0:00:34.052,0:00:37.668
die onzichtbaar zijn voor het blote oog.

0:00:37.668,0:00:40.237
Grafeen is transparant.

0:00:42.987,0:00:46.089
Dit is een moleculair model van grafeen.

0:00:46.089,0:00:48.398
Om dit zichtbaar te maken,

0:00:48.398,0:00:52.307
is het meer [br]dan 280 miljoen keer vergroot.

0:00:53.497,0:00:56.478
Grafeen bestaat [br]uit slechts één soort atomen:

0:00:57.478,0:00:59.219
koolstof.

0:00:59.869,0:01:01.691
Het is zo simpel.

0:01:01.691,0:01:05.652
Maar grafeen heeft [br]veel bijzondere eigenschappen.

0:01:06.492,0:01:11.648
Het is het dunste van alle materialen, [br]slechts één atoom dik.

0:01:12.658,0:01:15.776
Het is het sterkste materiaal [br]ooit gemeten.

0:01:16.516,0:01:19.594
De koolstofbinding in het vlak is sterker

0:01:19.594,0:01:23.057
dan de tetraëdrische koolstofbinding [br]in diamant.

0:01:24.527,0:01:28.487
Het is tegelijkertijd flexibel en rekbaar.

0:01:29.187,0:01:34.183
We kunnen grafeen volledig buigen [br]en tot 20% uitrekken.

0:01:34.993,0:01:38.663
Het heeft de hoogste [br]thermische geleidbaarheid

0:01:38.663,0:01:41.343
van alle materialen, waaronder koper.

0:01:41.343,0:01:46.005
Het kan bij kamertemperatuur [br]de hoogste stroomdichtheid weerstaan,

0:01:46.745,0:01:49.878
het heeft de hoogste [br]intrinsieke mobiliteit,

0:01:49.878,0:01:53.163
100 keer meer dan die in silicium.

0:01:54.523,0:01:58.068
Het is het meest [br]ondoordringbare materiaal,

0:01:58.068,0:02:02.951
zelfs de kleine heliumatomen [br]kunnen er niet door.

0:02:04.501,0:02:07.165
Grafeen zal de wereld veranderen.

0:02:07.165,0:02:11.777
Er zal zeker een compleet andere [br]intelligente samenleving zijn

0:02:11.777,0:02:14.451
binnen 10 tot 20 jaar.

0:02:14.451,0:02:18.199
Laten we eens nadenken over de toekomst.

0:02:19.249,0:02:22.985
Stel je voor [br]dat alle transparante glazen ramen

0:02:22.985,0:02:27.059
voortdurend elektriciteit [br]konden opwekken met zonlicht

0:02:27.079,0:02:30.912
en de energie leveren voor alle gebouwen.

0:02:31.972,0:02:36.367
Stel je voor dat alle elektrische [br]voertuigen en elektronische apparaten

0:02:36.367,0:02:40.632
binnen 10 minuten konden worden opgeladen [br]en het een paar dagen volhouden.

0:02:41.582,0:02:47.259
Stel je voor dat je zeewater [br]kunt ontzilten met een zak-apparaat

0:02:47.259,0:02:51.307
om er overal drinkwater van te maken.

0:02:51.307,0:02:54.693
Stel je voor dat slimme [br]elektronische apparaten

0:02:54.693,0:02:58.079
kunnen worden geïntegreerd in onze kleren,

0:02:58.079,0:03:01.466
en sommigen zelfs [br]geïmplanteerd onder onze huid.

0:03:02.786,0:03:06.404
Stel je voor dat lichtgewicht [br]composietmaterialen

0:03:06.404,0:03:08.462
sterker dan ooit zouden kunnen zijn

0:03:08.462,0:03:12.175
zodat ze het belangrijkste [br]structurele materiaal

0:03:12.175,0:03:16.498
voor schepen, auto’s en vliegtuigen[br]zouden kunnen zijn.

0:03:17.288,0:03:21.733
Stel je voor dat elektronische chips

0:03:21.733,0:03:24.268
duizend keer sneller konden rekenen

0:03:24.268,0:03:27.694
met plasmons in plaats van met elektronen.

0:03:27.694,0:03:30.858
Al deze dromen zullen [br]zich ooit realiseren

0:03:30.858,0:03:34.022
en onze samenleving grondig veranderen.

0:03:34.022,0:03:37.186
Ik geloof dat het nog [br]tijdens ons leven zal gebeuren

0:03:37.186,0:03:40.765
dankzij het onderzoek [br]van dit nieuwe nanomateriaal.

0:03:41.655,0:03:44.979
Maar grafeen produceren [br]is heel moeilijk.

0:03:46.239,0:03:49.949
Hoewel geweten was dat grafeen [br]aanwezig is in grafiet

0:03:49.949,0:03:53.381
geloofden de meeste wetenschappers [br]dat het onmogelijk zou zijn

0:03:53.381,0:03:56.010
om stabiel grafeen te isoleren.

0:03:56.010,0:04:00.340
In de jaren 1930 [br]voorspelden Landau en Peierls

0:04:00.340,0:04:04.782
dat 2D-kristallen [br]thermodynamisch instabiel zouden zijn

0:04:04.782,0:04:07.169
en dus niet konden bestaan.

0:04:07.169,0:04:12.117
30 jaar later presenteerde Mermin [br]verdere analyseresultaten

0:04:12.117,0:04:16.036
om deze hypothese te ondersteunen.

0:04:16.036,0:04:19.176
Totdat in 2004 twee wetenschappers,

0:04:19.176,0:04:21.714
Andre Geim en Kostya Novoselov,

0:04:21.714,0:04:25.454
plakband gebruikten [br]om grafeen te produceren.

0:04:25.454,0:04:30.471
Door tape herhaalde keren [br]op grafietlamellen te plaatsen

0:04:30.471,0:04:33.466
en laag per laag af te pellen,

0:04:35.326,0:04:38.684
wordt het grafiet dunner en dunner.

0:04:38.684,0:04:42.870
Hoewel het meeste bestaat [br]uit dunne grafietlamellen,

0:04:42.870,0:04:46.282
werden uiteindelijk [br]toch een paar kleine stukjes

0:04:46.282,0:04:49.304
van éénlaagsgrafeen geïsoleerd.

0:04:49.304,0:04:53.106
Sindsdien doen duizenden [br]wetenschappers onderzoek

0:04:53.106,0:04:56.974
op kleine stukjes éénlaagsgrafeen

0:04:56.974,0:04:59.791
met behulp van de plakbandmethode.

0:04:59.791,0:05:03.892
Kan je geloven dat [br]de Nobelprijs voor Natuurkunde

0:05:03.892,0:05:06.638
in 2010 aan deze twee wetenschappers [br]werd toegekend

0:05:06.638,0:05:11.155
om hun baanbrekende plakbandexperiment? [br](Gelach)

0:05:11.155,0:05:13.993
Het is natuurlijk geen praktische manier

0:05:13.993,0:05:18.103
om massa’s grafeen te produceren [br]en nuttige producten te maken.

0:05:18.103,0:05:21.749
Tegenwoordig worden tonnen [br]kleine vlokken van meerlaagsgrafeen,

0:05:21.749,0:05:25.160
strikt genomen dunne grafietlamellen,

0:05:25.160,0:05:29.761
geproduceerd via de methode [br]van chemische exfoliatie.

0:05:29.761,0:05:33.577
Ze worden verwerkt [br]in tennisrackets of fietsbanden

0:05:33.577,0:05:38.029
om de sterkte te verbeteren [br]en het gewicht te verlagen.

0:05:38.029,0:05:41.506
Maar het geproduceerde materiaal is zwart,

0:05:41.506,0:05:46.444
niet zoals het transparante grafeen.

0:05:46.444,0:05:51.286
Als de kleur zwart is, [br]betekent dit dat de vlokken te dik zijn.

0:05:52.266,0:05:54.976
Ook zijn de vlokken te klein

0:05:54.976,0:05:59.246
voor de leuke dingen waar ik het over had.

0:06:00.398,0:06:04.601
Als experimenteel onderzoeker van grafeen,

0:06:04.601,0:06:08.132
heb ik grote oppervlaktes [br]éénlaagsgrafeen nodig

0:06:08.132,0:06:10.503
voor mijn experimenten.

0:06:10.503,0:06:13.456
Ik vond toentertijd in Nederland [br]geen onderzoeksgroep

0:06:13.456,0:06:17.040
die mij grafeen van hoge kwaliteit [br]kon leveren.

0:06:19.144,0:06:21.727
Ik pendelde elke dag

0:06:21.727,0:06:24.710
tussen de Universiteit van Leiden [br]en de TU Delft.

0:06:24.710,0:06:29.994
terwijl ik probeerde uit te knobbelen [br]hoe ik grote grafeenmonsters kon kweken.

0:06:30.554,0:06:33.294
Met de bestaande faciliteiten

0:06:33.294,0:06:36.995
kon ik geen hoogwaardig grafeen isoleren.

0:06:36.995,0:06:41.550
Ofwel omdat de gasstroom [br]niet goed kon worden afgesteld,

0:06:41.550,0:06:45.770
ofwel omdat het verwarmingsoppervlak [br]te klein was

0:06:45.770,0:06:48.507
om grotere stalen grafeen te kweken.

0:06:49.207,0:06:51.887
Het vermogen van de verwarmer [br]was niet eens voldoende

0:06:51.887,0:06:54.838
om 1.000 graden Celsius te bereiken.

0:06:56.018,0:07:00.108
Elke dag stond ik op om 6 uur

0:07:00.108,0:07:02.489
en keerde pas om middernacht [br]terug naar huis.

0:07:02.489,0:07:06.059
Alles wat ik kon bedenken, [br]heb ik geprobeerd.

0:07:06.629,0:07:12.435
Maar ik kreeg alleen maar frustratie [br]en nieuwe problemen.

0:07:12.435,0:07:15.204
Ik dacht: "Als het zo verder moet,

0:07:15.204,0:07:17.584
ga ik mijn promotieonderzoek [br]nooit afkrijgen."

0:07:18.624,0:07:22.589
Vier maanden later besloot ik [br]niet langer mijn tijd te verspillen

0:07:22.589,0:07:24.579
en zelf een oven te bouwen.

0:07:24.579,0:07:27.526
Met dank aan mijn begeleider, [br]en de faculteit,

0:07:27.526,0:07:31.143
kreeg ik extra budget voor de apparatuur.

0:07:31.143,0:07:35.536
Op hetzelfde moment won ik ook [br]de Young Wild Idea Prize

0:07:35.536,0:07:38.053
ter waarde van 10.000 euro.

0:07:38.053,0:07:42.975
Ik kon het geld vrij besteden [br]aan materiaal.

0:07:46.625,0:07:52.669
Ik herinner me dat moment [br]op dinsdag 17 april 2012 nog.

0:07:53.490,0:07:56.507
Na een heel jaar van lange dagen werken,

0:07:56.507,0:08:00.066
begon ik mijn eigen opstelling te testen.

0:08:00.066,0:08:03.546
De vacuümpomp van het lab

0:08:03.546,0:08:08.778
was meer dan acht jaar oud en [br]had er al meer dan 29.000 uur opzitten.

0:08:09.948,0:08:13.747
Niet alleen dat, maar de pomp stopte

0:08:13.747,0:08:17.815
zodra ze warmer werd dan 40 °C.

0:08:19.435,0:08:23.572
Dus kocht ik [br]een kleine ventilator van 30 euro

0:08:23.572,0:08:27.183
die de pomp perfect kon koelen.

0:08:28.483,0:08:32.964
Dit is de oven die ik bouwde.

0:08:34.833,0:08:39.614
Ik licht de voordelen [br]van deze zelfgemaakte opstelling even toe.

0:08:39.614,0:08:42.212
De oven kan [br]een kwartsbuis van 1 inch (2,54 cm)

0:08:42.212,0:08:45.280
tot meer dan 1.000 °C opwarmen

0:08:45.280,0:08:50.340
met een temperatuurafwijking [br]van minder dan 1 °C.

0:08:51.310,0:08:56.430
Er zit een transparante [br]kogelvrije Lexan bedekking rond.

0:08:56.430,0:09:00.793
Dat is nodig [br]om bij een eventuele gasexplosie

0:09:00.793,0:09:03.900
de onderzoeker te beschermen.

0:09:03.900,0:09:09.134
Met een wieltje bewegen [br]we de oven van op afstand

0:09:09.514,0:09:12.613
naar links en naar rechts.

0:09:14.536,0:09:17.784
Dat gaat met een versnelling [br]en een ketting,

0:09:17.784,0:09:21.323
net als bij de versnellingen [br]van een fiets.

0:09:21.323,0:09:26.550
Hiermee kon ik het monster [br]10 keer sneller verwarmen en koelen

0:09:26.550,0:09:30.816
dan met commerciële apparatuur.

0:09:30.816,0:09:37.246
De kosten van deze opstelling [br]bedragen minder dan 20.000 euro.

0:09:37.246,0:09:40.593
Dat is meer dan zeven keer goedkoper

0:09:40.593,0:09:43.670
dan alle in de handel [br]verkrijgbare apparatuur.

0:09:43.670,0:09:47.498
Alle componenten kunnen geoptimaliseerd [br]en goed gecontroleerd worden.

0:09:47.498,0:09:50.961
Het levert veel betere prestaties.

0:09:50.961,0:09:54.776
Ik genoot van het werken [br]met mijn eigen opstelling.

0:09:55.556,0:09:58.513
Dit is grafeen dat ik heb gekweekt.

0:09:58.513,0:10:02.453
De grafeenkristallen groeien [br]als sneeuwkristallen.

0:10:02.453,0:10:04.096
Methaan,

0:10:04.906,0:10:09.805
het belangrijkste bestanddeel (80%) [br]van aardgas,

0:10:10.835,0:10:13.689
kan tot koolstofatomen ontbinden

0:10:17.449,0:10:19.959
op een kopersubstraat

0:10:23.529,0:10:28.347
van 1000 °C in een omgeving van inert gas.

0:10:33.243,0:10:36.385
De koolstofatomen verbinden [br]zich aan elkaar

0:10:36.385,0:10:40.287
tot koolstofringen [br]met een honingraatstructuur

0:10:40.287,0:10:42.109
zoals bij grafiet.

0:10:43.019,0:10:47.081
Met koolstofisotopen [br]kan ik de groeiprocedure volgen.

0:10:48.091,0:10:53.027
Stel je voor, [br]een individueel grafeenkristal

0:10:53.027,0:10:56.473
een paar millimeter groot,

0:10:56.473,0:11:02.921
meer dan een miljoen keer groter [br]dan de grootte van het koolstofatoom.

0:11:06.911,0:11:11.786
Kan je geloven dat dit staal [br]een half jaar geleden werd gemaakt

0:11:12.964,0:11:18.983
en de enkele laag grafeen nog steeds [br]het koper tegen oxidatie te beschermt?

0:11:20.433,0:11:23.778
Grafeenkristallen [br]worden groter en groter,

0:11:24.748,0:11:27.596
en verbinden zich [br]met naburige grafeenkristallen

0:11:27.596,0:11:30.191
tot een aaneengesloten film.

0:11:31.091,0:11:33.574
Zodra er geen onbedekt koper meer is,

0:11:33.574,0:11:35.871
stopt de grafeengroei.

0:11:37.281,0:11:42.385
Dan zullen we één enkele laag grafeenfilm[br]van hoge kwaliteit hebben.

0:11:43.369,0:11:46.414
Mijn collega en ik toonden [br]voor het eerst aan

0:11:46.414,0:11:49.613
dat de kwaliteit [br]van dit synthetische grafeen

0:11:49.613,0:11:53.418
net zo goed is [br]als dat van de plakbandmethode,

0:11:53.418,0:11:56.767
maar dan aanzienlijk groter.

0:11:58.387,0:12:02.910
Voor de massaproductie van grafeen[br]en om de kosten drastisch te verminderen,

0:12:02.910,0:12:08.045
werd een grotere en betere oven [br]ontworpen en gebouwd.

0:12:09.145,0:12:11.474
Die oven heeft een grotere kwartsbuis,

0:12:11.474,0:12:15.929
en blijft altijd op constante temperatuur.

0:12:15.929,0:12:18.598
Zodra het grafeen stopt met groeien,

0:12:18.598,0:12:24.425
hoef ik de oven alleen maar [br]helemaal van de buis weg te halen

0:12:24.425,0:12:26.722
en het grafeenmonster eruit te nemen.

0:12:26.722,0:12:30.814
Ik kan gelijk een tweede [br]grafeengroeicyclus opstarten.

0:12:31.784,0:12:34.482
De efficiëntie om grafeen [br]van hoge kwaliteit te kweken

0:12:34.482,0:12:37.179
kan tien tot twintig keer [br]verbeterd worden

0:12:37.179,0:12:41.457
en het energieverbruik [br]kan veel lager worden.

0:12:41.457,0:12:44.133
Met honderden grotere ovens

0:12:44.133,0:12:47.895
zal de massaproductie van grafeen [br]binnenkort mogelijk geworden.

0:12:51.585,0:12:56.389
Hier is een laag grafeen [br]op een transparant substraat.

0:12:58.389,0:13:01.098
Ik kan jullie er doorheen zien.

0:13:04.688,0:13:07.319
Maar er is iets bijzonders.

0:13:19.644,0:13:22.440
Het is geleidend

0:13:25.080,0:13:27.641
en flexibel.

0:13:29.661,0:13:33.031
(Applaus)

0:13:40.651,0:13:46.236
Je ziet allerlei toekomstige toepassingen [br]voor dit grafeen.

0:13:51.312,0:13:54.258
Momenteel kost dit kleine stukje grafeen

0:13:54.258,0:13:56.984
rond de 1.000 euro.

0:13:57.934,0:14:02.352
Maar ik denk dat de prijs van dit grafeen

0:14:02.352,0:14:05.324
binnen een paar jaar [br]tot minder dan 1 euro zal dalen,

0:14:05.324,0:14:08.624
omdat de materialen die we gebruiken [br]om grafeen te produceren,

0:14:10.643,0:14:15.072
zoals aardgas en koperfolie,

0:14:15.138,0:14:17.884
bijna overal beschikbaar zijn.

0:14:18.614,0:14:22.752
Ieder van ons zal in de nabije toekomst [br]grafeen kunnen verkrijgen

0:14:23.565,0:14:25.585
om deze droom te realiseren.

0:14:25.597,0:14:29.586
Vergeet niet dat ik je vertelde [br]dat we een betere wereld gaan hebben.

0:14:30.908,0:14:33.928
Ik kan jullie nog geen transparante [br]glazen ramen lateen zien

0:14:33.928,0:14:36.585
die elektriciteit opwekken.

0:14:36.585,0:14:40.556
Ook niet elektronica[br]die in mijn kleren is ingebed.

0:14:41.776,0:14:45.700
Maar ik kan je iets tonen [br]dat je nog nooit eerder hebt gezien.

0:14:47.589,0:14:53.297
Er zit transparant grafeen [br]in een patroon van bedrade structuren

0:14:54.225,0:14:57.775
op deze transparante polymeervleugel.

0:14:58.486,0:15:01.756
Het grafeen is zo bijzonder

0:15:01.756,0:15:05.536
dat, zodra we er een beetje energie [br]op aanbrengen, het zal krimpen.

0:15:06.486,0:15:10.136
En grafeen is zo sterk dat het [br]deze polymeervleugel,

0:15:10.136,0:15:14.486
die duizend maal zwaarder is, [br]kan optillen

0:15:14.486,0:15:18.486
om de vleugelslag [br]van een bio-robot na te bootsen.

0:15:23.615,0:15:28.225
Kijk eens wat ik in deze paar jaren [br]heb gedaan en bereikt.

0:15:29.925,0:15:32.385
Als jullie aansluiten bij mijn streven

0:15:32.385,0:15:35.965
naar de massaproductie [br]van grafeen van hoge kwaliteit,

0:15:35.965,0:15:39.965
denk ik dat we samen onze droom [br]waar kunnen maken.

0:15:39.965,0:15:41.485
Dankjewel.

0:15:41.485,0:15:42.675
(Applaus)