Lesmateriaal – Pagina 9 – Scheikundejongens

Ook NOS snapt nano niet

De mooie beloftes die de ‘nanotechnoloog’ ons maakt, verblindt de journalist. Mooie woorden, ongekende fantasieën en gigantische getallen, ze worden allemaal klakkeloos overgenomen. Zelfs het acht uur journaal van de NOS weet science niet meer van fiction te onderscheiden. En ik maar denken dat dit zo’n betrouwbaar programma was. Ze kramen maar wat uit.

Ja lieve redactie van de NOS: jullie verstaan jullie vak niet! Jullie wetenschapsredactie moet terug naar de middelbare school!

Laten we eerst de uitzending van maandagavond bekijken (25 oktober 2010, 20.00h) en dan lopen we even rustig alle domme dingen langs. Het item loopt van 11min27s tot 14min22s.

Glas dat je kunt vouwen, wijn die je van smaak kunt laten veranderen. Dat klinkt als science fiction, maar binnenkort is het realiteit. Het zijn voorbeelden van zogeheten nanotechnologie.

Laten we inderdaad science (wetenschap) niet verwarren met fictie. Dit zijn geen typische voorbeelden van nanotechnologie. Wijn van smaak laten veranderen lijkt me overigens niet uitzonderlijk moeilijk. Iets met azijn?

Ontwikkelingen waarin alleen al dit jaar wereldwijd 1500 miljard euro (€ 1.500.000.000.000) in om gaat.

Dit is natuurlijk onzin, omdat dit neer zou komen op €221 per hoofd van de wereldbevolking. Een serieuzere bron (Industry Week) vertelt het volgende: “By 2009 the nanotechnology market reached an estimated $11.7 billion in sales.” Dat was in 2009 ongeveer tussen de €8–9 miljard euro. Dit is een mis-schatting met een factor 170. Per hoofd van de wereldbevolking is dat in plaats van €221, maar €1. We hebben het hier dus niet over 6 keer de begroting van de Nederlandse regering, maar over een paar honderdste daarvan. Waar heeft de NOS dit enorm grote getal vandaan?

Met nanotechnologie maak je producten op een heel andere manier dan normaal, namelijk met atomen en moleculen. Twee van de kleinste deeltjes die er bestaan. Door die deeltjes aan te passen, zijn we in staat om de eigenschappen van vrijwel alle producten te veranderen.

De redactie die dit item in elkaar gedraaid heeft, is nog voor Daltons atoomtheorie naar school geweest, dus wij zullen zo vrij zijn om nog eens goed uit te leggen waar de wereld uit bestaat.

Alle materie bestaat uit atomen. We kennen nu iets meer dan 100 soorten en die soorten noemen we “elementen.” Deze elementen staan gerangschikt in het periodiek systeem der elementen. Uit atomen kunnen we grofweg drie soorten materialen maken: metalen, zouten en moleculen. Voorbeelden van metalen zijn ijzer, zink en wolfraam; voorbeelden van zouten zijn keukenzout (natriumchloride), roest (ijzeroxide) en kalk (o.a. calciumoxide en calciumcarbonaat); voorbeelden van moleculen zijn aceton (nagellakremover), water (zitten een beetje zouten in) en zuurstof (en veel andere dingen in de lucht, zoals stikstof en koolstofdioxide). Maar kom, laten we niet al te lang stil staan bij deze basale kennis.

Men maakt altijd materialen van atomen en soms met moleculen. Verschrikkelijk onhandige woordkeuze.

Voor de compleetheid zal ik nog mijn favoriete definitie geven van “nanotechnologie”: de studie naar alle materialen waarbij de eigenschappen typisch afhangen van de grootte van het materiaal, en niet zozeer de chemische samenstelling zelf. Dit komt neer op groottes rond de 1–100 nm. Houd in gedachten dat een watermolecuul ongeveer een tiende nanometer groot is. Losjes wordt wel eens opgemerkt dat veel kleine eiwitten en veel grote moleculen deze grootte hebben. Maar let op, de meest interessante nanomaterialen vallen meer onder de categorieën zouten en metalen, niet moleculen.

Atomen aanpassen is overigens iets voor hogere-energiefysici; moleculen aanpassen is klassieke organische chemie.

Nanotechnologie is buitengewoon ingewikkeld, maar wat het ons gaat brengen is onvoorstelbaar.

Afgezien van dat ‘maar’ hier geen tegenstelling aanduidt, is nanotechnologie absoluut niet buitengewoon ingewikkeld in vergelijking met andere actieve velden in de wetenschap. Experimenten naar stromingen, het weer voorspellen en kwantumtheorie zijn wél extreem complex. Voor sommigen is een informatief en genuanceerd nieuwsbericht maken ook ingewikkeld, maar nanotechnologie staat in de wetenschap niet te boek als “buitengewoon ingewikkeld.”

In het filmpje wordt nu uitgelegd dat er naar aanleiding van een kunstinitiatief, een tentoonstelling wordt gehouden over “speculatieve producten.” Hier heb ik niks op aan te merken. Speculatie inderdaad.

Het gebruik van nanotechnologie in producten groeit enorm snel.

Nu wordt er verteld hoeveel geld er uitgegeven wordt aan dergelijke producten. Wel wordt nu netjes onder het vloerkleed geveegd dat er belachelijk veel meer producten zijn die claimen nanotechnologie te gebruiken, dan dat er producten zijn die dat daadwerkelijk doen. Industry Week is het nog steeds niet eens met de NOS: in 2015 wordt geen €2500 miljard uitgegeven aan producten, maar €26 miljard. Honderd keer zo weinig.

Is het [nanotechnologie, red.] leuk, of gevaarlijk?

Welke prutjournalist heeft deze open deur gedirigeerd? Dit zijn toch geen vragen, dit is retoriek. Vraag anders direct even of er ook wel eens ongelukken mee gebeuren, er mogelijkheden zijn in de strijd tegen kanker en of er misschien wel geld mee te verdienen is. Heeft hij echt een speciale studie gevolgd om op dit soort inkoppertjes te komen? En hij is ook nog door de sollicitatieronde gekomen, voordat hij het veld in mocht van de NOS?

Hulde trouwens aan Koert van Mensvoort. Het zilvervoorbeeld legt perfect uit waar de kansen en problemen liggen. Geen foutieve simplificaties nodig, geen ingewikkelde voorkennis, gewoon een beeldend en juist voorbeeld. Het antwoord “We spelen we een beetje met vuur” is wel wat ongelukkig gekozen. Misschien is het handiger om het te vergelijken met autorijden: gevaarlijk, maar noodzakelijk.

Lieve mensen van de NOS, het acht uur journaal was voor mij dé autoriteit op het gebied van nieuws. Als jullie iets zeiden, was het waar. Maar nu ik weet wat voor onzin jullie uitkramen over nanotechnologie, weet ik niet meer of ik jullie wel kan vertrouwen op andere gebieden. Lieve redactie, ik vertrouw op jullie. Want als ik jullie niet meer kan vertrouwen, wie dan nog wel?

Night of the Nerds

Aanstaande zaterdagavond organiseert Oktober Kennismaand Night of the Nerds.

Datum: zaterdag 9 oktober 2010
Tijd: 19.30–01.00h
Locatie: Science Center NEMO
Inschrijven kan nog hier!

Do I need to say more?

Hier kunnen we heel kort over zijn: hier willen we heen en dat gaan we doen ook.

Night of the Nerds — Afbeelding: © Hein de Kort

Vanaf 19.30h kun je naar binnen en al snel zul je verrast worden door de openingsact door Pierre Wind. Hij zal de grootste cocktail ter wereld shaken. Vanaf dat moment kun je je hart ophalen bij Clinics, Nerdtalks en Experience. Van 22.15–01.00h zal er een feest zijn. De Scheikundejongens vragen zich af wie de afterparty organiseert en waar die zal zijn. LAN-party iemand? Of moeten we onze iPad meenemen?

Er zullen vier Clinics gehouden worden over chemisch koken (met sterificatie, stikstof en infusie), VJs (videomixen), Avatars (virtueel evenbeeld) en moleculair koken (door onze vrienden). Natuurlijk ga je hier zelf aan de slag.

Gaming, 3D en Augmented Reality zijn hip, dus gaan een aantal van de Nerdtalks over deze nieuwe technieken. Ook worden de tactiele dekens en AlphaShere stoel van stal gehaald. De Nerdtalks zijn volgens mij vooral introducties in de clinics en Experiences, dus ik ben erg benieuwd.

Want wat er is zo leuk aan de Experiences? Insecten eten, relaxte effecten en trillingen, 3D printen, een vierde dimensie toevoegen door beeld of geur en een Theremin. Een tehe-wat? Kom langs en ga los op een Theremin. Superdik!

De avond zal worden afgesloten met een feest vol beeld en geluid. VJs en DJs, feromonen en hormonen, soundbites en creative urban reporters. Natuurlijk kun je de hele avond via je mening en ervaring tweeten. Want ook dáár zijn zowel de Scheikundejongens (@Sjs_nl) en Night of the Nerds (@nightofthenerds en #NotN).

Tot slot: de Scheikundejongens mogen VIP kaartjes weggeven! Herinneren jullie je nog de posterwedstrijd? Tim, Roel, Remco en Freddy hebben van ons een mailtje gekregen en krijgen hun kaartjes snel thuisgestuurd. Later hier meer over. Maar vrees niet, er zijn nog altijd gewone toegangskaartjes verkrijgbaar. Bestel ze snel hier en dan zien we jullie daar.

Wat is er nodig voor leven?

Zo is er niets, zo is er iets.

Afgelopen weekend zijn de Scheikundejongens et al. naar science center NEMO geweest. We hebben ons kansloos vermaakt en we kunnen dan ook niet anders dan het iedereen aanraden. Het museum is eigenlijk voor kinderen, maar zelfs wij, doorgewinterde studenten scheikunde, hebben nieuwe dingen gezien. Natuurlijk zou ik daar honderuit over kunnen schrijven en foto’s kunnen includeren, maar dat interesseert jullie natuurlijk niet zo. Leuk dat Mark honderd meter uitpraat en Aldo meters bellen blaast, maar ik wil jullie graag wat vertellen over mijn echte hoogtepunt.

Echte, nieuwe, controversiële wetenschap. Hierover discussieert men al decennia en nog worden controle-experimenten uitgevoerd. Het begon met een publicatie in een van de beroemdste wetenschappelijke tijdschriften ooit en nu stond er een kleine opstelling, middenin NEMO. En te midden van de tumult heb ik er een paar minuten stil naar staan kijken.

Het Urey–Miller-experiment.

Om te bewijzen dat het leven op aarde niet door een almachtig wezen is geschapen, maar door/uit de natuur spontaan is ontstaan, zijn een aantal stappen nodig. Laten we achteraan beginnen. Je weet uit je biologielessen misschien nog wel, dat er een aantal eisen zijn voor ‘leven’. Metabolisme en voortplanting zijn daar twee van. En je weet misschien ook nog wel dat een ‘cel’ de kleinste eenheid van leven is. Per definitie. Een cel is een zakje, gemaakt van een dun membraan van vet, voornamelijk gevuld met water, zouten, RNA/DNA en eiwitten. Dit is het eerste dat je moet weten over het ontstaan van leven: vrijwel alles in een cel wordt geregeld met eiwitten en zouten.

Een enkel aminozuur heeft altijd dezelfde basis, waarbij ‘---R’ een variabele zijgroep is. Meerdere aminozuren kunnen (onder afsplitsing van water) een polyamide vormen (een lange keten).

Zouten zijn meestal niet zo ingewikkeld: atomen met een netto lading. Die zijn er altijd al geweest, daar is de wetenschap het over eens. Maar nu die eiwitten. Die zijn enorm ingewikkeld. Waar komen die vandaan? Nog een stapje dieper: eiwitten zijn (voornamelijk) lange ketens aminozuren. In de natuur — ik bedoel, in alle organismen op aarde — komen vooral 20 aminozuren voor. Als je moeder zegt dat je je vlees op moet eten, is dat omdat niet alle organismen alle aminozuren zelf kunnen maken. Die moeten ze dus uit andere organismen halen. Er zijn nog wel veel meer aminozuren te verzinnen dan deze 20 natuurlijke, maar die zijn niet belangrijk voor het leven (zoals wij dat kennen op aarde). Dit is de tweede stap voor het begrijpen van leven: natuurlijke eiwitten bestaan uit 20 verschillende natuurlijke aminozuren.

We weten al, dat als we specifieke fosfolipiden in water oplossen, ze kleine gesloten dubbellaag-systemen vormen: cellen. Als diezelfde vetzuren, met wat zouten en eiwitten in water oplossen, ontstaan er ook celletjes, met de eiwitten aan de binnenkant. Zo, dat experiment is klaar. Conclusie: de juiste componenten vormen spontaan cellen.

Als we iets over het ontstaan van leven willen zeggen, moeten we afschatten wanneer het eerste leven is ontstaan (de oudste fossielen gevonden zijn ~3,5 miljard jaar oud) en weten hoe de wereld er toen uit zag. Of zoals een chemicus zich zou afvragen: wat waren de reactieomstandigheden? Was er veel water? Was dat water zuur? Zaten daar zouten in opgelost? Was er veel bliksem in die tijd? Hoe warm was de aarde toen? Waren er fluctuaties in omstandigheden? En nog veel meer van dit soort specifieke vragen. Extreem lastig te beantwoorden; extreem lastig te verifiëren. Maar we kunnen wel een afschatting doen.

Nog niet zo lang geleden, dachten we dat de atmosfeer een paar miljard jaar geleden bestond uit o.a. water (H₂O), methaan (CH₄), koolstofdioxide (CO₂), ammoniak (NH₃) en waterstofgas (H₂). En onweer. Over de precieze samenstelling van de atmosfeer is de afgelopen decennia genoeg gesteggeld in de wetenschap, maar de algemene tendens is: er waren gasvormige verbindingen met o.a. waterstof- (H₂O en/of H₂), koolstof- (CO₂, CO, CH₄, misschien wel alkanen) en stikstofatomen (NH₃, N₂). Klinkt redelijk, toch?

Miller--Urey-experiment-en — Het Urey--Miller experiment zoals beschreven in hun artikel. Licentie: Wikimedia CC

We hebben nu bijna het hele raamwerk voor een bewijs wel doorgelopen. De dingen die dus aangetoond moeten worden zijn 1) wat zijn de reactieomstandigheden; 2) kunnen onder die omstandigheden bouwstenen (aminozuren, vetzuren, enz.) voor leven ontstaan en 3) kunnen die bouwstenen leven vormen. Dat laatste is ondertussen wel bekend en aannemelijk. Dat eerste is verschrikkelijk lastig, maar wel grofweg af te schatten.

Het vormen van de bouwstenen is ook gedaan. In 1953 deden Stanley Miller en zijn begeleider Harold Urey aan de universiteit van Chicago (USA) een experiment waarbij ze de omstandigheden op aarde ~3,5 miljard jaar geleden na probeerden te bootsen: zij verwarmden water, methaan, ammonia en waterstofgas in een gesloten systeem, leidden dat door een buizensysteempje, lieten bliksem (stroomschokjes) door het gasmengsel en lieten dat weer neerslaan. Na een week namen ze een klein sample en analyseerden de “oersoep.” Wat ze vonden? Onder andere aminozuren, suikers, bouwstenen voor nucleïnezuren (DNA en RNA) en glycerine. Een her-analyse van hun bevindingen in 2008 toonde aan dat ze 22 verschillende aminozuren hebben geproduceerd. Ze hebben met een (vrij simpele scheikundige opstelling) de bouwstenen voor leven gemaakt!

Natuurlijk zijn er achteraf veel zaken op af te dingen. Nieuwe inzichten suggereren dat de reactieomstandigheden op aarde anders waren dan in het lab van Urey en Miller. En zo waren er nog wat haken en ogen. Maar daar dacht ik niet aan, toen ik vorig weekend in NEMO zat te kijken naar een reproductie van datzelfde experiment. Geen volledig bewijs, maar zeker wel een extreem sterke suggestie dat leven op aarde spontaan gevormd zou kúnnen zijn. Maar ook daar dacht ik niet aan. Ik dacht alleen aan het simpele experiment van Urey en Miller en aan hoe blij ze moeten zijn geweest, toen ze erachter kwamen wat voor ingewikkelde moleculen ze gemaakt hadden. Ik heb wel een kwartier naar deze zwenkende pot oersoep zitten staren.

Het originele artikel van Urey en Miller vind je hier. Een ander artikel hier.

Teksten opmaken voor beta’s — een LaTeX introductie

Dit bericht is een introductie in onze nieuwe pagina.

Als je een verslag schrijft, zit je dan ook altijd zo te klooien met de bronverwijzingen? Als je op een computer een Word-bestand probeert te openen, is de opmaak dan ook op mysterieuze wijze veranderd? Als je een tekstbestand naar een vriend stuurt met een ander besturingssysteem, ben jij het dan ook zat dat hij/zij het niet kan openen omdat hij/zij niet dezelfde tekstverwerker gebruikt als jij? Houd jij van een esthetisch document maar weet je niet zoveel van typografie? Ben jij het ook zat om een tekstverwerker te moeten kópen en daarna altijd te blijven updaten en upgraden? Snap jij waarom mensen een vulpen gebruiken?

Als je hier steeds ‘ja’ antwoordt, raad ik je extreem sterk aan om over te stappen op $\LaTeX$ (spreek uit als ‘laa-teg’, als in ‘tech-niek’). $\LaTeX$ is niet een tekstverwerker, maar een tekst-zet-systeem. Het is dé manier om een tekst te schrijven zonder na te hoeven denken over de opmaak. Je typt je tekst, zet daaromheen een klein beetje code en een programmaatje ‘compileert’ (bouwt, drukt, zet of bakt) er een PDF van.

Deze manier van tekstzetten is erg populair bij beta’s (vooral natuur- en wiskundigen), maar nog veel te weinig bij scheikundigen, en daar willen wij iets aan doen. $\LaTeX$ is fantastisch als je veel omgaat met bronnen (raak jij ook altijd de tel kwijt?), formules (zowel wiskundig als scheikundig), afbeeldingen (nooit meer nadenken over waar je ze neerzet) en nog veel meer. En omdat wij ‘a’ zeggen, zeggen wij ook ‘b’: om jullie snel en kort te introduceren in de gemakken die LaTeX biedt en omdat we begrijpen hoe lastig is om iets nieuws te leren, hebben we een introductiepagina over $\LaTeX$ gemaakt. Daar staat hoe je het moet installeren, gebruiken en de simpele handleidingen die ik gebruikte om het te leren.

Een voorproefje. Als je het volgende typt

\documentclass[11pt,a4paper]{article}

\usepackage[dutch]{babel} \usepackage{url}

\title{\LaTeX\ door Scheikundejongens} \author{Aldo G.\,M.\,Brinkman \& Mark Vis} \date{\today}

%%% EINDE PREAMBLE %%%

\begin{document} \maketitle

Dit is een \LaTeX handleiding voor iedereen, door de Scheikundejongens. \section{Hoe en wat?} Lees meer op \url{https://scheikundejongens.nl/latex}.

\end{document}

…verschijnt er…

Ziet dat er niet kinky uit? Zonder enige opmaak. En geef toe, als je even goed naar de code kijkt, zie je dat er niks gebeurd is. Wil je dit ook leren? Geen probleem, niet moeilijk, helemaal gratis. Lees hier verder.

Tot slot een aanmoediging voor als je het niet meer zit zitten, die tevens mijn lijfspreuk is over tekstverwerken.

Als het opmaken van een tekst in MS Word niet lukt, ligt dat meestal aan Word; als het opmaken van een tekst met $\LaTeX$ niet werkt, ligt dat altijd aan jezelf.

Veel succes.

Chemicalize: overal moleculen

“Het Internet is de grote moderne bron van alle huidige kennis.” Dat zou mooi zijn, toch? Helaas is dat (nog) niet waar. De Engelse Wikipedia is goed te vertrouwen (in tegenstelling tot de Nederlandse), en er zijn al een hoop websites waar interessante kennis wordt verzameld. Jammer genoeg staat er nog veel in boeken én is een hoop kennis op Internet onbetrouwbaar.

Maar wat nou als je het Internet zélf slimmer zou kunnen maken? Een mooi voorbeeld vind ik Google Translate: dit is een vertaalfunctie die iedere lap proza kan vertalen in een aantal andere talen. De slimste functie vind ik de mogelijkheid om complete websites te vertalen. Als je een interessante website tegenkomt die in een vreemde taal geschreven is, laat je Google die site vertalen naar het Engels of Nederlands. Zo leg je kennis (taal) over het Internet (je interessante website) heen. In het Engels heet dit The Semantic Web (Het Semantische Web*, dat wil zeggen dat het betrekking heeft tot betekenis in taal of logica). Supergoed idee, toch?

In de vakantie kwam ik een soortgelijke functionaliteit tegen: Chemicalize. Op deze website kun je snel informatie (structuur + link naar meer info) opzoeken over moleculen, op dezelfde manier als dat Google websites vertaalt. Voer het adres van de website in en op die site zullen alle chemische namen onderlijnd worden. Wanneer je je cursor over de naam houdt, verschijnt er een kleine afbeelding van het betreffende molecuul. Als je op het molecuul zou klikken, word je verwezen naar een website met meer informatie.

Laat zien, laat zien! Als voorbeeld zullen we deze blogpost chemikalizeren. Klik op deze link, en kijk naar deze woorden: carbon, oxygen, cocaine, cafeine, nicotine, theobromine, histamine, gold, DNA. Let op dat de versie die nu uit is, een alfa is. Dat betekent dat hij nog niet voor algemeen gebruik geschikt is, maar dat er wel al mee getest kan worden en dat bug reports op prijs worden gesteld.

Als je een website op deze manier wil bekijken, kun je naar de website van Chemicalize gaan en daar het adres van deze site invoeren, maar je kan ook handmatig een website op deze manier bekijken. Als je goed naar de url kijkt, zie je al wat de clou is:

www.chemicalize.org/?q=https://scheikundejongens.nl

Nu je dit weet, zijn er opeens een heleboel dingen mogelijk. Je kunt deze functie heel gemakkelijk in FireFox verwerken, maar je zou dit ook kunnen automatiseren voor complete websites. Voor een weblog bijvoorbeeld. Onze weblog! Elke keer als jullie dan op onze blog zouden komen, zou geen enkele chemische naam meer iets voor jullie verborgen kunnen houden. Uit betrouwbare bron hoorden we dat er al aan een functionaliteit wordt gewerkt voor WordPress (de software waarmee wij onze weblog maken). Dus hierbij onze vraag aan jullie: wat denken jullie daarvan? Zouden jullie dat gemakkelijk vinden, of juist storend? En zouden jullie nog meer toepassingen kunnen verzinnen voor deze functionaliteit?

Via Reactive Chemistry Blog

* Andere, duidelijkere, vertalingen kunnen zijn: Het Toegevoegde Web, Het Intelligente Web en Het Overdekte Web