Wat licht niet ziet, ziet Moermer wel

Mede dankzij de Amerikaan William E. Moerner kunnen we individuele moleculen zien. Wat inspireert de man die woensdag de Nobelprijs voor scheikunde krijgt uit handen van de Zweedse koning?

W.E. Moermer wint de nobelprijs voor chemie. Beeld Daniel Cohen

Het begon allemaal met zijn vader, William A. Moerner, technisch fotograaf op een militaire basis in Texas. Hopman bij de plaatselijke padvinders, altijd de natuur in en de rest van zijn tijd family man, fagottist, zanger, fervent radioamateur met zelfgebouwde zenders en ontvangers. Op zijn negende kreeg zoonlief William E. een handboek dat hem al die jaren later nog steeds pagina voor pagina voor de geest staat: Elements of Radio van Marcus & Marcus.

Een boek vol elektronische schema's en vooral ook de basisnatuurkunde van radiogolven, kristallen en elektronebuizen. Urenlang studeerde hij erin, bouwde schakelingen en antennes. En het gekke is: in feite heeft hij zelfs de Nobelprijs - hij krijgt die komende week in Stockholm uitgereikt - aan dat vroege gepruts met radio's te danken. 'Alles komt in het lab aan op het afstemmen van je lasers op de juiste frequentie. Je draait aan de knoppen, ziet het signaal opkomen, harder, harder, en dan zwakt het weer af als je te ver doordraait. Zoals een radioluisteraar contact krijgt met een verre wereld, zo kun je als onderzoeker het molecuul op zo'n moment bijna aanraken.'

William Moerner is met vorsende blik en zijn aktetas onder de arm gehaast de statige, doodstille bibliotheek van het Trippenhuis in Amsterdam binnengestapt en heeft zich met een ferme hand voorgesteld. Hi, zegt hij, double-U-ee Moerner. Niks William. Ook dat is vanwege zijn vader, William Alfred. Om verwarring te voorkomen, heette junior thuis kortweg W.E. En daarbuiten gemakshalve ook. Zijn vader overleed twee jaar geleden, 90 jaar oud. Maar de naam is wat hij is.

Moermer, hoogleraar op Stanford University, Californië. Beeld Daniel Cohen

Toekenning

Moerner, tegenwoordig hoogleraar op Stanford University, Californië, heeft op weg naar Stockholm Europa aangedaan. Vandaag viert hij op het hoofdkwartier van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen aan de Amsterdamse Kloveniersburgwal een feestje mee van de Nederlandse onderzoeksschool in de fysische chemie, een afspraak die allang voor de bekendmaking van de Nobelprijs 2014 was gemaakt. Hij houdt een voordracht, ontmoet vrienden en collega's.

'Ik had het kunnen afzeggen, maar zoiets doe je niet. Zelfs niet omdat je een Nobelprijs hebt gewonnen en je het opeens krankzinnig druk krijgt.' Een aantal van de Nederlandse gastheren, van de VU, UvA, Utrecht en Leiden, kent hij goed. Ze hebben bij hem op Stanford gestudeerd of gewerkt. Of hadden, zoals de Leidse hoogleraar fysische chemie Michel Orrit, ontdekker van op commando lichtgevende moleculen, eigenlijk zelfs wel een deel van de Nobelprijs verdiend die hem kennelijk ten deel moest vallen. Quod non, het is niet anders.

Bij de toekenning in de eerste week van oktober, veroorzaakte de prijs voor Moerner en zijn mede-ontdekkers Eric Betzig en Stephan Hell nog een rimpeltje van opwinding in de wetenschappelijke wereld. De drie gelden als de grondleggers van supermicroscopie, een techniek waarmee beelden van weefsels en cellen kunnen worden gemaakt tot op molecuulniveau. Met licht is zoiets onmogelijk. De drie omzeilen die limiet met een reeks trucs als laserstimulatie en fluorescentie.

CV

1953 Geboren in Pleasanton, Californië, groeit op in San Antonio.

1975 Washington University, St Louis, drie graden summa cum laude in elektrotechniek, natuurkunde en wiskunde.

1982 Promotie Cornell University, New York

1981-1995 Researcher en groepsleider IBM Almaden Research Center San Jose, Californië.

1994-1995 Gasthoogleraar ETH Zürich

1998 Hoogleraar chemie Stanford University, gespecialiseerd in single molecule spectroscopy

2011-2014 Decaan faculteit chemie, Stanford

2014 Nobelprijs Chemie, met Eric Betzig en Stefan Hell

W.E. Moerner is getrouwd en heeft een zoon, Daniel.

Verrast

Een game changer voor het onderzoek in biomoleculen en eiwitten en daarmee geheel in de geest van Alfred Nobel een Nobelprijs waard. Alleen: waarom die in de chemie? De toepassingen van de supermicroscopie zitten weliswaar vooral in de biochemische hoek, maar de technieken, waren die niet vooral fysisch?

Moerner zelf glimlacht de glimlach van de prijswinnaar. 'Laat ik zeggen dat ik net zo blij verrast zou zijn geweest als het een Nobelprijs in de Fysica was geworden. Maar op zichzelf heeft de chemie een lange traditie in moleculair onderzoek, denk maar aan jullie eigen Nobelprijswinnaars Jacobus van 't Hoff in 1901 en Peter Debye in 1936. Die laatste heb ik trouwens nog net even meegemaakt op Cornell. Fysici houden niet zo van moleculen, daar komt het eigenlijk op neer. Die zijn ze te grillig, te groot om fundamenteel te zijn en te klein om er materialen mee te begrijpen. Chemici leven van moleculen.'

Hij heeft zich nooit veel aangetrokken van de kennelijke grenzen van vakgebieden. Hij begon als student elektrotechniek, omdat hij daar als briljante scholier nu eenmaal een beurs voor kreeg. Hij raakte gefascineerd door de natuurkunde die erbij hoorde, en ook de wiskunde. Hij promoveerde, kreeg een baan bij het researchlab van IBM in San Jose. 'Dat was een geweldige plek, omdat je als researcher geacht werd een vraagstuk op te lossen, linksom of rechtsom. Ik keek naar methodes om informatie op te slaan in materialen. Ik studeerde natuurkunde, chemie, quantummechanica. Alles tegelijk. Ik ben mijn hele leven student gebleven.'

Wie hem daarbij meemaakt, is verbluft over zijn snelheid, inzicht en concentratie. Bij zijn afstuderen, summa cum laude natuurlijk, kreeg hij een unieke prijs die nog altijd boekdelen spreekt: the Deans Award for Unusually Exceptional Academic Archievement. Ongebruikelijk uitzonderlijk.

En toch, al met al heeft het hem ook verrast, deze Nobelprijs. 'Vooral omdat het helemaal aan de supermicroscopie is opgehangen. Ik ben helemaal geen microscopist. Ons werk uit de jaren negentig ging over de detectie van individuele moleculen, en ook nog eens bij superlage temperatuur. Daar waren we de eerste mee. Heel interessant, maar nauwelijks praktisch toepasbaar. Stefan Hell heeft bedacht hoe je ver voorbij de beperkingen van licht naar materialen kunt kijken, ook bij kamertemperatuur, en Eric Betzig heeft het in 2006 allemaal bij elkaar gebracht en de revolutie echt op gang gebracht. Briljant. Maar zonder die twee heren zaten u en ik hier waarschijnlijk dus helemaal niet.'

W.E. Moerner Beeld Daniel Cohen

1. Boek: Stephen Greenblatt, The Swerve (2012)

'Ik ben zonder meer erg beïnvloed door grote namen uit de wetenschap. Michael Faraday, Maxwell, de mannen van het elektromagnetisme. Maar ook de quantumtheorie, met mannen als Schrödinger. Van wie ik trouwens graag een citaat aanhaal waarin hij zegt dat je nooit met maar één molecuul tegelijk experimenteert. Welnu, dat is dus precies wat wij wel doen. Wat eens te meer aangeeft dat je als wetenschapper nooit moet beweren dat iets onmogelijk is. Dat geldt trouwens voor meer in het leven.


'Biografieën lees ik zelden, maar er staat me wel het prachtige Einstein in Love bij van New York Times-journalist Dennis Overbye, een van de beste boeken die ik ken. Wat ik me vooral herinner, is het verhaal over de ontdekking van de Brownse beweging, waarvoor Einstein in 1905 een verklaring geeft. Dat gaat over stuifmeelkorrels die in een druppel water onder de microscoop ronddansen doordat de watermoleculen er tegenaan botsen. Dat waren nog stuifmeelkorrels. Wij kunnen in onze systemen inmiddels zien dat individuele eiwitmoleculen exact dezelfde toevalsdans uitvoeren. Einstein all over.


'Mijn aanrader is echter The Swerve van Stephen Greenblatt, alweer een journalist die er terecht een Pulitzerprijs voor kreeg. Dat is een geweldig boek over het begin van de Renaissance. Hij laat zien hoe de oude teksten van Lucretius, over de aard der dingen en de wetten achter de werkelijkheid, gedurende de Middeleeuwen verboden waren, maar toch werden bewaard en uiteindelijk zijn herontdekt. Daar ontstaat wat we nu de wetenschap noemen. Dat sluit erg aan bij mijn gevoel over de anti-wetenschappelijke tendenzen die over de VS waaien. Er zijn machtige elementen die inzichten en ideeën willen wegdrukken, bijvoorbeeld over de opwarming van de aarde. Greenblatt laat zien hoe een samenleving kan besluiten dat kennis en inzicht er niet toe doen, en hoe toevallig het kan zijn dat die uiteindelijk toch weer bovenkomen. Dat kennis wint, is niet vanzelfsprekend.'

The Swerve van Stephen Greenblatt. 'Dat sluit erg aan bij mijn gevoel over de anti-wetenschappelijke tendenzen die over de VS waaien.'

2. Muziek: Felix Mendelssohn, Elijah

'Ik ben opgegroeid met muziek. Ik zong met mijn vader in het kerkkoor van de Methodisten. Ik speelde fagot, piano. Op de universiteit had ik weinig tijd, maar zingen kan altijd. Op Cornell ontdekte ik Gilbert & Sullivan, lichte opera die de Britse standenmaatschappij op de hak neemt. Heerlijk. Ik zong vlootadmiraal Sir Joseph Porter in de operette H.M.S. Pinafore, en later in San José deden we Gondeleers. Daar ontmoette ik mijn latere vrouw. Haar vader en moeder waren producent en regisseur van het stuk, wij dansten en zongen als een paar. Kunst werd werkelijkheid.

'De operette kostte toch te veel tijd en op Stanford ben ik gaan zingen in een symfonisch koor. Klassieke werken, Bach, de Mattheus. Mijn favoriet is Elijah van Mendelssohn. Een dramatisch oratorium met prachtige koorzang, dat ik ook opzet als ik geconcentreerd moet werken. Ik heb de 1993 uitvoering van Kurt Masur met het MDR koor uit Leipzig en het Israel Philharmonic Orchestra. Zo mooi. Ook jullie sopraan Jard van Nes heeft er een prachtige rol in. Als ik dat opzet, weet ik: ik heb 2 uur en 16 minuten de rust om te werken.'

Elijah van Felix Mendelssohn. 'Een dramatisch oratorium dat ik ook graag opzet als ik geconcentreerd moet werken.'

3. Landschap: Crater Lake, Oregon

'Ik was als jongen natuurlijk padvinder, net als mijn vader, maar wel in Texas. De natuur haalt het daar niet bij de landschappen die je in het westen vindt, Yosemite, Sequoia. De natuurparken in Californië zijn van een verpletterende schoonheid, ik kom er nog steeds graag om te hiken. Maar echt adembenemend is toch Crater Lake in Oregon, letterlijk de volgelopen krater van een vulkaanexplosie, ik geloof zo'n 7.700 jaar geleden. Tientallen keren zwaarder dan de ontploffing van Mt Saint Hellens in 1980. In de zomer een onwaarschijnlijk blauw meer van tien kilometer groot met een kleine piek die uit het water steekt. Een spectaculaire plek om te gaan zitten en kijken. Er gebeurt niks. Maar je móét kijken.'

Crater Lake, Oregon. 'Letterlijk de volgelopen krater van een vulkaanexplosie, ik geloof zo'n 7.700 jaar geleden.' Beeld Christian Heeb/laif

4. Stijl: Eastern Bay Bridge, San Francisco

'Stijl en design zijn niet echt mijn ding, ik ben bijvoorbeeld geen Apple-man, maar meer van de Microsoft. Dat heeft een praktische achtergrond. In mijn onderzoek moet ik volledige controle hebben over mijn computers en dat is met Windows veel gemakkelijker dan met Mac. Voor de stijl heb ik wel een zwak voor mooi design, en heb ik liever iPhone dan Android.

'Ik ben wel een gretige early adopter. Ik wil alles het eerste hebben, een beetje het jongetje met de radiobouwdozen in mij. We hebben nu twee elektrische auto's, een oudere Toyota Prius en sinds kort ook een Nissan Leaf. Op het huis zitten zonnepanelen. Die Leaf is een heerlijk ding en trekt onwaarschijnlijk snel op. Geruisloos. Het belangrijkste probleem blijft de actieradius. Ik kan er gemakkelijk mee naar mijn werk op Stanford, een mijl of zes van mijn huis. Maar verder wordt het tricky. Wat ik nu eigenlijk wil, is een brandstofcelauto. Ik zeg dat in alle interviews. Dan komt er misschien een fabrikant op een idee.

'Aan de overkant van San Francisco Bay is sinds een jaar de piloon van de nieuwe oostelijke sectie van de Bay Bridge te zien. Dat is de vervanging van de oude brug, die bij de aardbeving van 1998 zwaar werd beschadigd. Ze hebben er veel te lang over gedaan en veel te veel geld in gestoken, en we hebben er eindeloos door in files gestaan. Maar het resultaat met een waanzinnige centrale toren, de curve van het zwevende wegdek en alle tuidraden is vooral 's nachts dramatisch mooi.'

De Eastern Bay Bridge in San Francisco. 'De curve van het zwevende wegdek en alle tuidraden is vooral 's nachts dramatisch mooi.'

5. Stad: Berlijn

'Ik reis veel voor mijn werk, maar als het even kan, kom ik naar Berlijn. Die stad is levende geschiedenis, een litteken in de oude wereld dat langzaam heelt. Dat vind ik als Amerikaan fascinerend. Het Holocaust Memorial. De herbouwde Reichstag met die onwaarschijnlijk spiegelende koepel waardoor je van bovenaf recht in het parlement kijkt. Wij hebben dat soort historie niet. En ook niet de energie waarmee zo'n stad de draad steeds weer oppakt.


'Voor een Nobelprijswinnaar is het misschien een beetje vreemd, maar ik ben geen liefhebber van wetenschapsmusea, hoe mooi het vaak ook gedaan is. Ik ben meer onder de indruk van de Uffizi in Florence, met de David van Michelangelo die altijd weer zo verrassend gróót blijkt. Ook fascinerend is de koepel van de Dom in Florence, waar je met eigen ogen de hel van Vasari kunt aanschouwen, en waar ik tegelijk altijd een beetje giechelig van word. Een museum waar je je vanzelf heel klein gaat voelen is het National Palace Museum in Taipei, Taiwan. Een kolossale verzameling vroeg Chinese voorwerpen, zo verfijnd en allemaal uit een tijd dat Amerika nog niet eens bestond. Fascinerend.'

Berlijn. 'Die stad is levende geschiedenis, een litteken in de oude wereld dat langzaam heelt.' Beeld Laif

6. Film: Contact

'Ik heb zelden tijd voor film, helaas. Maar mijn favoriet is niet moeilijk, dat is Contact met Jodie Foster naar het boek van wijlen astronoom Carl Sagan. Een prachtig verhaal over wat er gebeurt als we een signaal van een buitenaardse beschaving oppikken, waarbij ik het ook interessant vind dat een wetenschapper als Sagan daar in romanvorm over nadenkt.


'Die nieuwe film Interstellar heb ik nog niet gezien, maar ik vermoed dat die in de buurt komt van Contact. Hij staat op mijn lijstje, maar ik kan alleen maar hopen dat iemand hem een keer voor me in een vliegtuig draait, als ik toch geen kant op kan.'

Contact. 'Een prachtig verhaal over wat er gebeurt als we een signaal van een buitenaardse beschaving oppikken.'
Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden