Vaak worden Nobelprijzen toegekend aan meerdere laureaten tegelijk, soms zelfs voor verschillende onderwerpen. Vandaar dat er op dinsdag 3 november in de Horst drie lezingen waren belegd voor een aardig gevulde zaal. Hoogleraar Integrated Optical Micro Systems Markus Pollnau gaf de aftrap met een lezing over Nobel laureaat Charles Kao, die de helft van de Nobelprijs voor natuurkunde in de wacht sleepte. Na een korte schets van Kao zelf, laat Pollnau zien waarom de opkomst van optische signalen voor informatieoverdracht niet te stuiten was. Een optisch signaal kan veel meer informatie bevatten dan een elektronisch signaal. `In theorie zou zelfs de hele wereld met elkaar aan de telefoon kunnen hangen via één enkele optische fiber,' aldus Pollnau, die zelf ooit twee jaar als postdoc werkte bij een andere belangrijke speler in de ontwikkeling van de huidige glasvezelcommunicatie, David Payne. `Wat mij betreft had hij ook een deel van de Nobelprijs mogen ontvangen.'
Emeritus hoogleraar micro-elektronica Hans Wallinga licht in de tweede Nobel lecture de verdiensten van Boyle en Smith toe. Zelf deed hij in het verleden ook onderzoek naar de CCD. Hij onderzocht filtertoepassingen. `De CCD bood een veelheid aan mogelijkheden in een tijdperk dat alle elektronica nog analoog was,' vertelt hij vooraf. `Inmiddels zijn die vrijwel allemaal achterhaald door de opkomst van digitale technologie.'
Wallinga schetst in zijn lezing kort de techniek achter de CCD, die bestaat uit rijen en kolommen MOS-transistors die op een slimme manier uitgelezen worden. Volgens de wet van Moore worden transistors steeds kleiner en goedkoper, schetst Wallinga. `Ze worden vrijwel overal in gebruikt. Voor iedere persoon op aarde worden per seconde vijf à tien transistors gemaakt.'
Hoogleraar Biomolecular Nanotechnology Jeroen Cornelissen moest zich wel enigszins verdiepen in de chemie van de cel voor hij zijn lezing kon geven over de Nobelprijs voor chemie van dit jaar, vertelt hij. Hij schetst hoe de kennis van processen in de cel zich ontwikkelde, aan de hand van verschillende Nobelprijzen voor chemie en medicijnen. `In dit vakgebied is het raakvlak van deze prijzen vrij groot.' Met een artistieke impressie van hoe een ribosoom eiwitten bouwt, sloot Cornelissen zijn verhaal, en daarmee deze sessie Nobel lectures, af.
Glasvezels
Toen Charles Kao veertig jaar geleden voorstelde om glasvezels te gebruiken voor informatieoverdracht over lange afstanden, waren zijn collega's sceptisch. In theorie was het mogelijk. Glasvezels werden zelfs al gebruikt, voor kijkoperaties bijvoorbeeld. Maar de algemene gedachte was dat licht in een glasvezel al na enkele meters teveel uitdoofde om nog bruikbaar te zijn voor informatieoverdracht. Kao poneerde de radicale stelling dat dit lichtverlies veroorzaakt werd door onzuiverheden in het glas. In een werkelijk zuivere glasvezel zou het licht ongehinderd kilometers kunnen reizen. Het duurde enkele jaren voordat het onderzoekers lukte om zo'n zuivere glasvezel te maken, maar toen kreeg Kao inderdaad gelijk. Zijn ontdekkingen stonden aan de basis van de huidige wereldwijde glasvezelnetwerken die snelle en efficiënte telecommunicatie mogelijk maken. Voor deze verdienste kreeg Kao dit jaar de helft van de Nobelprijs voor natuurkunde.
Digitale camera's
Op een middag in 1969 legden Willard Boyle en George Smith tijdens een brainstormsessie de basis voor de digitale camera van nu. Samen bedachten zij een Charge Coupled Device (CCD), als mogelijke nieuwe technologie voor dataopslag. De CCD bestaat uit lange rijen condensatoren, die analoge of digitale signalen kunnen opslaan. Als de condensatoren aan lichtgevoelige sensoren (pixels, ofwel picture elements) worden gekoppeld, ontstaat een structuur die een optisch beeld omzet in data. De geheugentoepassing van de CCD werd al snel ingehaald door digitale CMOS technologie. Des te meer waarde had de vinding voor digitale beeldopname. De toepassing van CCD's strekt zich inmiddels uit van gewone digitale camera's tot de beeldverwerking in de Hubble ruimtetelescoop. Samen kregen Boyle en Smith dertig jaar na hun brainstormmiddag de helft van de Nobelprijs voor natuurkunde.
Ribosomen
Genen zijn de blauwdruk van het leven, maar voordat de codes die zij vormen op een DNA molecuul zijn omgezet in de eiwitten die de basis van het leven vormen, heeft in een cel al een aantal chemische processen plaatsgevonden. Die machinerie is zelfs zo ingewikkeld dat de Nobelprijs voor chemie dit jaar voor de derde keer gaat naar de ontrafeling ervan. In 1962 eerde het Nobelprijscomité Watson, Crick en Wilkins voor de ontdekking van de helixstructuur van DNA en in 2006 kreeg Roger Kornberg de prijs voor het ophelderen van de vertaling van DNA naar mRNA. Dit jaar was de laatste stap aan de beurt. Drie onderzoekers die de structuur en functie van ribosomen hebben ontrafeld, kregen elk een derde van de prijs. Op een moment dat niemand dat voor mogelijk hield, kreeg Ada Yonath het als eerste ter wereld voor elkaar om een deel van een ribosoom te kristalliseren, een noodzakelijke voorwaarde om zo'n complex molecuul te analyseren met röntgenkristallografie. Het eerste kristal, gemaakt in 1980, was nog lang niet zuiver genoeg voor zo'n analyse. Maar Yonath geloofde in haar zaak en raakte stap voor stap dichter bij haar doel, waarbij ook de andere laureaten van 2009, Thomas Steitz en Venkatraman Ramakrishnan, aanhaakten. In 2000 lukte het hen vrijwel gelijktijdig om de grote subunit (Steitz) en de kleine subunit (Yonath en Ramakrishnan) van het ribosoom atoom voor atoom in kaart te brengen en de functie van de verschillende onderdelen van het ribosoom te duiden. Van hun ontdekkingen wordt dankbaar gebruik gemaakt in de ontwikkeling van nieuwe antibiotica. Door meer kennis van hoe antibiotica inwerken op het bacteriële ribosoom, kan resistentie worden voorkomen en kunnen nieuwe antibiotica ontwikkeld worden.
 |
| Bijna vijftig jaar geleden: de jonge wetenschapper Charles Kao experimenteert met optische vezels in het Standard Telecommunication Laboratory in Harlow, UK. Foto: Chinese University of Hong Kong. |
