Twee TNW’ers leiden nieuwe NWA-programma’s
Onderzoekers Nico de Jong (Imaging Physics) en Toeno van der Sar (Quantum Nanoscience) hebben van NWO financiering gekregen binnen het programma van de Nationale Wetenschapsagenda: Onderzoek op Routes door Consortia (NWA-ORC). Beide onderzoekers gaan een interdisciplinair consortium leiden dat zich richt op een bepaalde wetenschappelijke en maatschappelijke uitdaging.
Hieronder een korte beschrijving van de twee projecten waarbij de TU Delft (TNW) penvoerder is:
Belletjes en protonen tegen kanker
In de strijd tegen kanker is therapie gebaseerd op röntgenstraling een belangrijk wapen. Ongeveer 50 procent van de patiënten wordt met behulp van deze technologie genezen. Helaas is schade aan omliggende weefsels bij het gebruik van röntgenstraling niet te voorkomen. Protontherapie, een andere vorm van bestraling, is wat dat betreft een betere keuze. De penetratiediepte en energieafgifte van de stralingsdosis kan daarmee namelijk heel precies worden ingesteld, waardoor de schade aan gezonde weefsels minimaal is.
Helaas is het nog altijd erg lastig om per patiënt te bepalen wat op welk moment de ideale dosering is, en waar in het lichaam die dosering precies moet worden afgegeven. Net als organen blijven tumoren namelijk niet zitten waar ze zitten, maar verplaatsen ze zich. Bovendien remmen verschillende soorten weefsel de protonen die het lichaam in worden gestuurd op verschillende manieren af, wat het lastig maakt om te voorspellen tot hoe diep de protonen zullen reiken.
Nico de Jong en collega’s willen zogeheten’ microbellen’ (met gas gevulde belletjes die in de echografie als contrastmiddel worden gebruikt), combineren met een zeer gevoelige optisch-akoestische ontvanger. Door de interactie van protonen met de belletjes ontstaan zwakke akoestische hoogfrequente (2 MHz) drukgolven, die met een dergelijke ontvanger te meten zijn. Zo kunnen artsen in real-time in de gaten houden of de protonen op de juiste plek in het lichaam van een patiënt terechtkomen. De ontvanger wordt ontwikkeld in samenwerking met de afdelingen Akoestiek en Sonar, en Optica van TNO. De werking van bellen en ontvangers wordt gevalideerd bij de protonencentra van HollandPTC en ZonPTC.
Projectleider: Prof. dr. ir. N. de Jong (Technische Universiteit Delft)
Deelnemers: Erasmus Medisch Centrum, TNO Den Haag, TNO Rijswijk, TNO Delft, HollandPTC, Bracco, Maastro Clinic, Maastricht University, Smart Photonics, ZonPTC.
Een microscoop voor de quantumwereld
Quantum gaat de wereld veranderen, zoveel is inmiddels wel duidelijk. De ontwikkeling van nieuwe technologieën op basis van de quantummechanica zit de laatste jaren in een stroomversnelling. Maar om daadwerkelijk de beoogde ‘quantumrevolutie’ teweeg te brengen, is het nodig om vergaand inzicht te hebben in (en controle over) het gedrag van elektronen, spins en elektrische stromen in quantummaterialen en nano-devices.
De mogelijkheid om individuele spins en elektrische stromen van enkele nano-ampère in quantumsystemen te meten, zou toegang geven tot de onderliggende fysica en is nodig om quantumtechnologie een stap verder te brengen. Een zogeheten ‘quantummicroscoop’ kan met behulp van een diamanten magneetveldsensor het gedrag van elektronen op de nanoschaal in kaart brengen, zowel vlakbij het absolute nulpunt als bij kamertemperatuur.
Samen met de andere leden van dit consortium gaat Toeno van der Sar een dergelijke quantummicroscoop ontwikkelen. De microscoop zal leiden tot nieuwe vondsten in het quantumonderzoek, en brengt daarnaast nieuwe technologieën op basis van de wetten van de quantummechanica een stap dichterbij.
Projectleider: Dr. T. van der Sar (Technische Universiteit Delft)
Deelnemers: TNO Delft, Universiteit Leiden, Applied Nanolayers BV, Leiden Spin Imaging BV
Onderzoek op Routes door Consortia
In opdracht van het ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap (OCW) financiert NWO sinds 2018 onderzoek in het kader van de Nationale Wetenschapsagenda (NWA). Het doel van het onderzoek in de NWA is een positieve, structurele bijdrage aan de kennismaatschappij van morgen te leveren, door vandaag bruggen te slaan en met elkaar wetenschappelijke en maatschappelijke uitdagingen aan te gaan. Hier wordt onder andere invulling aan gegeven via een jaarlijkse financieringsronde voor de NWA-ORC. Deze wetenschapsbrede financieringsronde is erop gericht om interdisciplinair onderzoek en innovatie mogelijk te maken waarmee maatschappelijke en wetenschappelijke doorbraken binnen bereik komen.