Hoe een foutje van eerstejaarsstudenten leidde tot een Science-publicatie in 2005

In 2005 werd aan de Universiteit Utrecht de faculteit Bètawetenschappen opgericht. In datzelfde jaar publiceerden Utrechtse onderzoekers een Science-paper die eindelijk experimenteel antwoord gaf op een belangrijke vraag in materialenonderzoek: worden kristallen sterker of zwakker als er verontreinigingen in zitten? 

Eerder hadden simulaties voorspeld dat verontreinigde kristallen sterker zouden zijn, maar de Utrechtse experimenten lieten een tegengesteld effect zien. Een belangrijke doorbraak, en dat op basis van een mislukte lab-opdracht van eerstejaarsstudenten. Een bijzondere ervaring voor de studenten en onderzoekers, op wetenschappelijk én op persoonlijk vlak.

Onervaren labwerkers

Terugkijkend naar twintig jaar geleden is het eigenlijk niet eens de resulterende Science-publicatie die het meest is blijven hangen bij co-auteur Willem Kegel, toenmalig UHD bij Scheikunde. “Wat mij betreft is het leukste van deze paper nog wel dat twee van de auteurs destijds eerstejaarsstudenten waren. We hadden rond die tijd een behoorlijke dip in het aantal eerstejaars: een stuk of dertig, tegenover normaal gesproken ongeveer honderd. We hadden dus meer tijd voor individuele begeleiding, en organiseerden in het eerste jaar een full-time onderzoeksproject van drie weken.”

Het leukste van deze paper is nog wel dat twee van de auteurs destijds eerstejaarsstudenten waren

Twee van die eerstejaarsstudenten waren Esther Groeneveld en Hans Scherff, nieuwkomers in het lab. Stap één van het project: maak kleine colloïden, deeltjes tussen enkele nanometers en micrometers groot. “Dat was heel simpel,” vertelt Esther. “Iedereen deed dat. Behalve wij! Onze bolletjes werden veel te groot. We zijn er nooit achter gekomen wat we eigenlijk fout deden, maar stiekem heb ik wel mijn vermoedens. Ik ben heel precies, maar Hans is veel pragmatischer. Op een gegeven moment voegde hij bijvoorbeeld heel nonchalant – flats! – de benodigde schep stabilisator direct toe aan het mengsel, in plaats van het vooraf in een apart schaaltje te wegen. Misschien is daar ergens iets mis gegaan.”

Eigenlijk fantastisch

Grappig genoeg waren juist deze veel te grote colloïden de sleutel die uiteindelijk tot de Science-publicatie leidde, vertelt Willem. “We dachten meteen aan het onderzoek naar kristalvorming. De resultaten van de eerdere simulatie waren niet eenduidig. We konden de grote deeltjes van de studenten goed gebruiken om vervuilingen na te bootsen in een zogenaamd colloïdaal kristal dat bestaat uit kleinere deeltjes. Zo konden we met een microscoop de effecten op kristalvorming bekijken.”

Zelf hadden Esther en Hans in eerste instantie geen idee dat hun labwerk bijdroeg aan een bijzonder onderzoek. “Wij baalden natuurlijk vooral dat onze opdracht was mislukt,” vertelt Esther. “Maar Volkert de Villeneuve, onze eerste begeleider, had die avond nog wat extra experimenten gedaan, en kwam de volgende dag enthousiast bij ons terug: dit biedt eigenlijk fantastische mogelijkheden! We maakten samen een ander plan, en konden ons onderzoeksproject zo toch nog goed afronden.”

Kwaliteit en nieuwswaarde

De onderzoekers zagen duidelijk dat deeltjes zich rond vervuilingen niet netjes ordenen, met onder meer breuklijnen tot gevolg. Het was uiteindelijk Henk Lekkerkerker, toenmalig hoogleraar Fysische chemie, die voorstelde om de paper bij Science in te dienen. Willem vertelt: “Dat de paper geaccepteerd werd, is niet alleen te danken aan de kwaliteit van het onderzoek. Er komt ook een zekere mate van geluk bij kijken. Er worden ontzettend veel papers bij Science ingediend die kwalitatief goed genoeg zijn. Maar het moet juist ook nieuwswaarde hebben: aansluiten bij een trend én iets onverwachts brengen. Materialenonderzoek was destijds – en is nog steeds – een belangrijk thema, en wij vonden toevallig een onverwachts resultaat.”

Ultieme relatietest

Terugkijkend was het onderzoeksproject een perfecte leerschool, vertelt Esther. “Het was zo leuk om in het eerste jaar al te ervaren hoe onderzoek echt werkt. Bovendien was het voor Hans en mij extra bijzonder. We hadden toen net verkering, en drie weken samen in een lab staan is echt de ultieme relatietest. Die test hebben we glansrijk doorstaan: twintig jaar later zijn we nog steeds samen.” In 2013 maakte ze de overstap van de universiteit naar de industrie, maar ze onderhoudt nog steeds warme contacten met haar toenmalige begeleiders. “Volkert stuurt me vaak een felicitatie op mijn verjaardag. En ik heb Henk vorig jaar nog een geboortekaartje gestuurd voor onze jongste zoon.”

Ongelooflijk veel energie

Vanaf de zevende verdieping van het Kruytgebouw kijkt Willem uit richting het centrum van Utrecht: weilanden, de snelweg, en daarachter de stad. “Ik sta graag voor het raam na te denken. Ik prijs me gelukkig dat ik de Domtoren kan zien vanuit mijn werkkamer. Ik kom oorspronkelijk uit Rotterdam, maar ik ben hier komen studeren en ben sindsdien eigenlijk niet meer weggegaan, met uitzondering van een postdoc van twee jaar in de VS en een paar sabbaticals. Ik heb het hier altijd heel prettig gevonden.”

Ik kom oorspronkelijk uit Rotterdam, maar ik ben hier komen studeren en ben sindsdien eigenlijk niet meer weggegaan

Een jaar na de Science-publicatie werd Willem benoemd tot hoogleraar. Toeval? “Destijds waren publicaties in toptijdschriften bijna een voorwaarde voor een significante carrièrestap. Dit was mijn tweede Science-publicatie, en dat heeft vast geholpen.” Later werd hij ook departementshoofd en vervolgens onderwijsdirecteur bij Scheikunde. “Onderwijs heb ik altijd geweldig leuk gevonden. Over drie jaar moet ik met emeritaat. Maar zo lang het kan, blijf ik graag doorgaan. Vooral het contact met studenten geeft me ongelooflijk veel energie.”