Zeila Zanolli benoemd tot hoogleraar Theory & Simulations of Quantum Materials

Zeila Zanolli is benoemd tot hoogleraar Theory & Simulations of Quantum Materials aan de Universiteit Utrecht. Het voornaamste doel van de nieuwe leerstoel is het versterken van de theorie en simulatietechnieken voor het ontwerp van quantummaterialen. Uiteindelijk is het de bedoeling om hun fundamentele eigenschappen in te zetten voor de ontwikkeling van duurzame technologieën. Dat is hard nodig, want klassieke materialen, zoals silicium, lopen tegen hun grenzen aan. Ze verbruiken bovendien veel energie. Quantummaterialen bieden een oplossing. Ze maken technologie mogelijk die krachtiger én energiezuiniger is.

“Materialen zijn de motor achter grote sprongen in de beschaving van de mens,” stelt Zanolli in een van haar colloquia. “We vernoemen de tijdperken zelfs naar het materiaal dat toen dominant was: denk bijvoorbeeld aan de Steentijd of de IJzertijd. Op dit moment leven we in de Silicumtijd. Vrijwel alle technologie om ons heen is ervan afhankelijk. Maar we lopen tegen de grenzen aan: het energieverbruik is simpelweg te hoog.”

Kwantumtijdperk

Het materiaal dat dit probleem kan oplossen en het volgende tijdperk zal vormgeven, is volgens Zanolli niet één materiaal, maar een hele klasse: de zogeheten quantummaterialen. De eigenschappen van deze materialen worden bepaald door de regels van de quantummechanica. Dat leidt tot opmerkelijke verschijnselen, zoals supergeleiding en topologische fasen. Wetenschappers onderzoeken hoe ze deze eigenschappen kunnen gebruiken voor praktische toepassingen, zoals quantumcomputing, quantumcryptografie en quantumsensoren.

Computationele experimenten kosten weinig en leveren veel op

Vooroordelen

Zanolli is nauw betrokken bij toonaangevende nationale en internationale onderzoekssamenwerkingen, waaronder QuMat en Quondensate. In haar functie als hoogleraar richt ze zich op theoretische modellen en simulaties om quantummaterialen te ontwerpen en hun fundamentele eigenschappen te onderzoeken. Het is voor haar in het bijzonder belangrijk om het theoretische onderzoek op dit gebied te versterken, omdat ze ervan overtuigd is dat juist daar de sleutel ligt tot nieuwe technologieën.

“Quantummaterialen bevinden zich op het grensvlak van verschillende disciplines: natuurkunde, scheikunde, informatica en wiskunde. Ik denk dat er vooroordelen zijn over wat theorie en informatica kunnen bijdragen”, zegt ze. “De codes die we bouwen, combineren we met systematische werkprocessen. Zo automatiseren we simulaties, waardoor je de eigenschappen van duizenden materialen tegelijkertijd kunt voorspellen. Echte experimenten zijn veel duurder en zouden hier oneindig veel langer over doen. Computationele experimenten kosten weinig en leveren veel op.”

Ik heb heel wat successen geboekt. Tegelijkertijd mislukt er elke dag wel iets. Verzamel constructieve feedback, verbeter jezelf en blijf groeien

Zorgen

Ondanks haar drukke agenda als onderzoeker en docent, houdt Zanolli zich ook bezig met beleid in de wetenschappelijke wereld. Zo was ze de afgelopen vijf jaar bestuurslid en penningmeester van de Young Academy of Europe, een initiatief van een groep jonge wetenschappers dat input en advies geeft aan Europese beleidsmakers. Kwesties waar Zanolli zich mee bezighoudt, zijn open science, erkennen en waarderen, het beperkte aantal vrouwen in hogere functies en het gebrek aan vaste onderzoeksposities.

Op dit moment maakt ze zich met name zorgen over de bezuinigingen in het hoger onderwijs, die enorme gevolgen hebben voor de kwaliteit van het onderwijs en de investeringen in fundamenteel onderzoek. “Nieuwe ideeën hebben tijd nodig om te groeien. Zonder investeringen op de lange termijn, gaan we er technologisch en maatschappelijk gezien op achteruit”, stelt ze.

Obstakels overwinnen

Om jonge onderzoekers in deze moeilijke tijden te steunen, deelt Zanolli een paar inspirerende laatste woorden: “Ik heb heel wat successen geboekt. Tegelijkertijd mislukt er elke dag wel iets. In ons werk moeten we voortdurend allerlei obstakels overwinnen: in het onderzoek zelf, maar ook daarbuiten, zoals afwijzingen van subsidies of wetenschappelijke artikelen. Het is belangrijk om dit niet persoonlijk op te vatten en het juist te zien als een leermoment. Verzamel constructieve feedback, verbeter jezelf en blijf groeien.”