Acht Delftse onderzoekers ontvangen ERC Starting Grant

Nieuws - 14 september 2012 - Webredactie Communication

Maarliefst acht onderzoekers van de TU Delft hebben van de Europese Onderzoeksraad (European Research Council) een zogenoemde ERC Starting Grant ontvangen. Een ERC Starting Grant wordt voor vijf jaar toegekend aan wetenschappers die een onafhankelijk team of programma leiden en die de potentie hebben om zich te ontwikkelen tot onderzoekers van wereldklasse. De Grant bedraagt maximaal 2 miljoen euro.

Waardoor stopt het kopiëren van DNA?

Prof.dr. Nynke Dekker (1971) houdt zich bezig met DNA. Het overgrote deel van de informatie in onze genen moet voortdurend worden uitgelezen en verwerkt. Dit gebeurt door eiwitten, als individueel molecuul of als onderdeel van grotere eiwitcomplexen. Belangrijke fundamentele vraag luidt: hoe komt het dat dit informatieverwerkingsproces succesvol plaats kan vinden?    
Dekker wil met haar ERC Starting Grant de dynamiek van deze processen tijdens DNA-transcriptie en DNA-replicatie (het kopiëren van DNA) nader bestuderen. Meer specifiek wordt de vraag onderzocht: wat zorgt er voor dat het proces op zeker moment stopt? Mechanische beperkingen zouden er voor kunnen zorgen dat de transcriptie en replicatie van DNA ophoudt.          
Met het krachtige instrumentarium dat recent in haar onderzoeksgroep is ontwikkeld, kan Dekker individuele eiwitten visualiseren en tegelijkertijd de toestand van het DNA controleren en monitoren. De eiwitten en eiwitcomplexen die zullen worden bestudeerd, zijn essentieel voor het overleven van de cel. Als men de manieren waarop ze kunnen falen beter begrijpt, wordt ook hun rol in de cel duidelijker.
Nynke Dekker studeerde af in de Natuurkunde aan de Universiteit Leiden in 1994. Daarna promoveerde ze aan Harvard University (2000). Sinds 2002 is ze als onderzoeker verbonden aan de TU Delft. Sinds 2008 is ze daar hoogleraar. 

De kwantumeigenschappen van spins

Dr.ir. Ronald Hanson (1976) verdiept zich in spins. De spins van elektronen of van kerndeeltjes in vaste stoffen zijn bepalend voor natuurkundige fenomenen, zoals magnetisme. Spins worden gebruikt in bijvoorbeeld technieken als MRI. Er wordt ook onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om de kwantumeigenschappen van spins onder controle te krijgen. Het is al mogelijk om individuele spins in een vaste stof te manipuleren en uit te lezen. Al deze experimenten bieden echter nog niet de mogelijkheid om ruis en fouten te corrigeren en werken niet op langere afstand.       
Hanson wil dit met zijn ERC Starting Grant aanpakken. Door kwantum feedback en kwantumverstrengeling tussen verafgelegen spins, zou een robuuste controle van spins mogelijk worden alsmede echte kwantumnetwerken. Om dit bereiken zal Hanson de kracht van diverse kwantum-informatiedragers combineren: de robuustheid van kernspins, de optische interface van elektronspins en de mobiliteit en coherentie van fotonen voor de werking op lange afstand. 
Ronald Hanson studeerde Toegepaste Natuurkunde aan de universiteit van Groningen (1999) en promoveerde daarna aan de TU Delft in 2005. Na een aanstelling aan de University of California kwam hij in 2007 terug aan de TU Delft, als Universitair Docent. Zijn werkgever is de Stichting FOM.

Communicatie met individuele fotonen

Dr. Val Zwiller (1971) houdt zich bezig met kwantumoptica. De huidige optische communicatietechnologie is ver gevorderd maar opereert nog lang niet op de schaal van individuele fotonen, lichtdeeltjes. Er wordt met andere woorden nog geen informatie gecodeerd op individuele fotonen. Als dat wel mogelijk wordt, opent dit de weg naar kwantum-informatieverwerking. Daarbij is de efficiency en de veiligheid van de informatieverwerking alleen nog maar gebonden aan fysieke grenzen.
Zover is het nog lang niet. Kwantum-informatieverwerking met individuele fotonen vereist nog grote research-inspanningen. Onderdelen van die research betreffen: het genereren van niet te onderscheiden individuele fotonen, interfaces om de polarisatie van individuele fotonen te koppelen aan de spins van individuele elektronen, en zeer efficiënte detectoren. Dat zijn de kernproblemen waar Zwiller zich met deze ERC Starting Grant op zal richten. Hij wil daarvoor een ‘nanodevice toolbox’ ontwikkelen voor kwantumoptica gebaseerd op individuele fotonen.   
Val Zwiller behaalde zijn master-diploma aan de Universiteit van Strasbourg en de Universiteit van Lund (Zweden). Aan deze laatste universiteit promoveerde hij in 2001. Sinds 2005 is hij als onderzoeker verbonden aan de TU Delft. Op dit moment is hij Universitair Docent bij de afdeling Quantum Transport van het Kavli Institue of Nanoscience van de TU Delft.        

Meer zicht op RNA

Dr. Chirlmin Joo (1976) is actief op het gebied van RNA. Dit is een molecuul dat een cruciale rol speelt bij het kopiëren van DNA. Recent is onze kijk op RNA veranderd: van een passieve informatiedrager naar een belangrijk regelelement. MicroRNA is een klein regulerend stukje RNA dat het zogenaamde boodschapper-RNA controleert. Dit microRNA kan slim worden ingezet voor gentherapie. Een centrale rol in dit alles speelt het eiwitcomplex RISC. Joo wil met deze ERC Starting Grant meer licht werpen op dit complex. Tot nu toe is het namelijk moeilijk gebleken om RISC nauwkeurig te bestuderen.
Joo wil dit nu doen via de techniek single molecule fluorescentiemicroscopie. Hiermee kan hij alle processen in real time observeren. Het diepere inzicht dat door deze aanpak wordt verkregen, zou kunnen leiden tot de toepassing ervan in gentherapie. 
Chirlmin Joo studeerde Natuurkunde aan Seoul National University (2002). Daarna ging hij naar de Verenigde Staten en promoveerde in 2007 aan de University of Illinois at Urbana-Champaign. Sinds 2011 is hij verbonden aan Afdeling BioNanoScience van de TU Delft. Hij is daar Universitair Docent.   

De fundamenten van Li-batterijen

Dr.ir. Marnix Wagemaker (1971) richt zich met zijn ERC Starting Grant op een van de grootste technologische issues van deze eeuw: energie-opslag. Opslag is essentieel om elektrische mobiliteit mogelijk te maken en duurzame energiebronnen efficiënter te benutten.
Veel onderzoek wordt op dit gebied gedaan naar de verbetering van energie-opslag in Li-batterijen maar de vooruitgang van deze batterijen is de laatste decennia relatief klein. Men heeft zich vooral gericht op de ontwikkeling van nieuwe elektrode-materialen voor Li-batterijen, maar er is nog slechts weinig fundamentele kennis over het functioneren van deze materialen in de elektrode. De huidige meetmethodes en rekenmodellen zijn niet voldoende gevoelig en precies om dit goed in kaart te brengen.   
Wagemaker wil de fundamentele kennis over elektrodes in Li-batterijen met een nieuwe experimentele en rekenkundige aanpak vergroten. Dit door de meso- en nanostructuur van de elektrode systematisch te variëren en te analyseren. Dit project is daarmee de eerste grote systematische studie naar de fundamentele eigenschappen van volledige elektrodes. 
Marnix Wagemaker studeerde Technische Natuurkunde aan de TU Delft (1996) en promoveerde daar in 2003. Sindsdien is hij als onderzoeker verbonden gebleven aan de TU, sinds 2008 als Universitair Docent.

Digital RF voor hoogwaardige mobiele communicatie

Dr.ir. Robert Bogdan Staszewski (1965) is de grondlegger van ‘Digital RF’, een technologie die het in de micro-elektronica mogelijk maakt om radiosignalen digitaal te verwerken, vooral voor het gebied van mobiele communicatie. De meerderheid van de 1,6 miljard mobiele telefoons die jaarlijks worden geproduceerd, werkt inmiddels volgens dit principe. Dit omdat Digital RF compacter, goedkoper en energiezuiniger is.
De focus van de industrie op dit terrein is voornamelijk blijven liggen op de grootste markt in de mobiele communicatie: die van goedkope GSM- en EDGE-toestellen van de tweede generatie (2G) en Bluetooth/WiFi-toepassingen. Die markt heeft nu echter een verzadigingspunt bereikt.
De groeimarkten zijn nu onder meer: high data rate smart phones en ultra low-power draadloze sensornetwerk-apparaten. Op dat soort terreinen werkt de oorspronkelijke Digital RF-aanpak vanwege technische redenen niet.
Staszewski wil met deze ERC Starting Grant daarom de onderliggende fundamentele time-domain theorie van radiosignalen en analoge circuits opnieuw bekijken met als doel om ook geschikte oplossingen te vinden voor de huidige groeimarkten.    
Robert Staszewski studeerde Elektrotechniek aan University of Texas in Dallas (1992) en promoveerde daar in 2002. Tussen 1995 en 2009 was hij werkzaam bij Texas Instruments, waar hij de pionier was van de Digital RF-technologie. Sinds 2009 is hij Universitair Hoofddocent aan de TU Delft.

Het beheersen van niet-evenwichtsfasen in staal

De ERC Starting Grant van dr. Maria Santofimia (1977) zal zich richten op het ontwikkelen van fundamentele kennis van de nucleatie en groei van niet-evenwichtsfasen in staal, alsmede op de interacties tussen deze fasen. Ook zal de invloed van deze fasen op het mechanisch gedrag van het materiaal worden onderzocht.
Er is een blijvend toenemende vraag naar sterkere en beter vervormbare staalsoorten. Ondanks het feit dat nieuwe, verbeterde staalsoorten gebaseerd zijn op niet-evenwichtsfasen is er zeer beperkt begrip van de fundamentele aspecten van hun vorming en gedrag. In recent onderzoek ontdekte dr. Santofimia dat de verschillende niet-evenwichtsfasen elkaars vormingsproces en stabiliteit beïnvloeden. Deze processen worden ook beïnvloed door eerdere plastische deformatie van het materiaal. Het ontwikkelen van fundamenteel wetenschappelijk inzicht in de achtergronden van deze processen is essentieel voor de toekomstige ontwikkeling van staal en andere metaallegeringen.
Dit onderzoeksproject richt zich eerst op een fundamentele analyse van de nucleatie, groei en wisselwerkingen tussen niet-evenwichtsfasen in staal, waarbij ook het effect van eerdere deformatie beschouwd wordt. Deze fenomenen zullen bestudeerd worden in een geïntegreerde opzet van zeer geavanceerde experimentele technieken.
Maria Santofimia studeerde Natuurkunde aan de Universiteit van Cordoba (2000) en voerde haar promotieonderzoek uit aan het Nationale Centrum voor Metallurgisch Onderzoek (Madrid). Zij promoveerde in 2006 aan de Complutense Universiteit in Madrid. Sinds 2006 is zij voornamelijk als onderzoeker verbonden geweest aan het Materials innovation institute M2i, waar ze haar onderzoek, uitgevoerd aan de TU Delft, richtte op niet-evenwichtsfasen en hun transformatiegedrag in staal. Zij ontving in april 2012 een TU Delft Technology Fellowship en zal in oktober 2012 een positie als Universitair Docent bekleden.

 

Ook Francesco Pedaci (BN/Nynke Dekker Lab) ontving een ERC Starting Grant. Pedaci zal zijn Grant gebruiken om een onderzoeksgroep op te richten aan het Centre national de la recherche scientifique (CNRS) in Montpellier, Frankrijk.