NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/interview-michel-orrit/

Geprint op :
14 december 2018
10:53:21

"Licht als tolk tussen de nano- en de macrowereld"
"Ik gebruik licht als tolk. Dankzij licht kan ik waarnemen hoe een individueel molecuul zich gedraagt. Zo hoop ik te helpen ontdekken welke mechanismen de natuur gebruikt om levende wezens te maken zoals ze zijn.

Wij gebruiken de fluorescerende straling die moleculen afgeven wanneer ze geëxciteerd worden door laserlicht van een bepaalde golflengte. We vuren één kleur licht af en krijgen een ander kleur licht weer terug. Daaruit kunnen we  het gedrag van enkele moleculen en van hun omgeving afleiden. Met een gewone microscoop krijg je die niet te zien.

Lang leek het onvoorstelbaar dat we ooit afzonderlijke atomen of moleculen zouden kunnen waarnemen, ook voor mij als student destijds. We dachten dat quantumconcepten altijd abstract zouden blijven. Met de uitvinding van de scanning tunneling microscoop veranderde dat abrupt. Voor mij rees toen direct de vraag: als een naald de tolk kan zijn tussen de nano- en de macrowereld, kan een lichtbundel dat misschien ook, maar dan met veel minder storing voor het observatie-object. Vele oudere collega’s zeiden toen: u verliest uw tijd. Maar aan de hand van de theorie kun je berekenen dat één molecuul 100.000 fotonen per seconde kan opleveren. Dat moest meetbaar zijn. En dat bleek het uiteindelijk ook. Het was zelfs relatief simpel.

Door moleculen één voor één te bestuderen krijg je meer informatie dan uit gewone experimenten, waar gemiddeld wordt over miljarden en miljarden moleculen. Zo weten we nu dat twee moleculen – bijvoorbeeld eiwitten – chemisch gezien dezelfde structuur kunnen hebben, maar zich toch anders kunnen gedragen. Dat is met name relevant voor de biofysica en de celbiologie, waar we processen op moleculaire schaal veel minder goed kunnen verklaren dan in de fysica of de chemie.

Misschien kunnen we bijvoorbeeld achterhalen hoe het komt dat het ene molecuul beter aangepast is aan zijn functie dan het andere. Een iPad is door iemand ontworpen, daarom doe hij het. Een levend wezen is in de evolutie ontstaan. Maar hoe? Je kunt zeggen dat de ene soort beter overleeft dan de andere, maar dat is niet het type verklaring die wij als natuurkundigen zoeken. Welke fysische en chemische processen de natuur gebruikt om levende wezens te maken zoals ze zijn, is een van onze grote vragen. Als je dat begrijpt zijn er eindeloos veel toepassingen. Zo kun je de oorzaak van allerlei ziekten ontdekken, van Alzheimer tot Ebola.

De techniek om enkele moleculen te bestuderen met licht is inmiddels al zo’n twintig jaar oud en behoorlijk gangbaar. In ons lab proberen we nu manieren te vinden om deeltjes te zien die niet zo makkelijk fluoresceren, zoals de moleculen die het lichaam zelf aanmaakt. We gebruiken bijvoorbeeld gouden nanostaafjes als antennes die het signaal van zwak fluorescerende moleculen versterken, net zoals een radio-antenne elektromagnetische golven versterkt. Of we proberen warmte te meten in plaats van licht. Dat is nu nog heel moeilijk. Maar de geschiedenis heeft laten zien dat moeilijke experimenten met de tijd makkelijker worden, omdat zowel de technologie als het denken vooruit gaat. Ik verwacht dat dat ook voor onze experimenten het geval zal zijn."

Wie?
Michel Orrit verwierf internationale faam als pionier in de fysica van enkele moleculen. Hij werkte aan de universiteiten van Bordeaux en Göttingen en kwam in 2001 naar de Universiteit Leiden. Daar leidt hij de groep Single Molecule Optics.

Op het YouTube-kanaal van FOM vindt u het interview met Michel Orrit.