Materialen bouwen zoals de natuur het doet

De atomen in moleculen worden bij elkaar gehouden door vaste (covalente) verbindingen. Tijdens de assemblage van moleculen, gebruikt de natuur echter vaak zwakkere omkeerbare (niet-covalente) bindingen. Bert Meijer, hoogleraar Organische Chemie aan de TU/e, gaat onderzoeken hoe je op deze manier stapsgewijs complexe functionele materialen en systemen kunt bouwen. Hij krijgt hiervoor een ‘Advanced Grant’ van 2,5 miljoen euro van de European Research Council. En dat is voor de tweede keer: in 2009 kreeg hij ook al een ERC-Grant.

Meijer wil de supramoleculaire chemie een boost geven, door het mogelijk te maken om niet-covalente structuren te maken in verschillende stappen en met verschillende componenten. Voor inspiratie kijkt hij niet alleen naar de natuur, maar ook naar de grote kennis die er is van (covalente) organische chemie, waarvan hij verwacht dat er veel overeenkomsten zijn. De opgedane kennis moet uiteindelijk een elementair onderdeel worden van de supramoleculaire chemie. De woorden zelfassemblage en zelforganisatie, die centraal stonden in de supramoleculaire chemie, wil hij vervangen door ‘niet-covalente synthese’, met andere woorden: een gestuurde opbouw van complexe materie.

Spinfiltering

Een deel van het onderzoek richt zich op supramoleculaire materialen die leiden tot ‘spin-filtering’. Het filteren van spin – door het aanbrengen van een dun laagje van bepaalde supramoleculaire materialen – blijkt het splitsen van water in waterstof en zuurstof veel efficiënter te maken. Meijer gaat onderzoeken hoe nieuwe materialen deze wezenlijke stap in het maken van ‘solar fuels’ optimaal kunnen ondersteunen.

Supramoleculaire hydrogel

Ook wil Meier een supramoleculaire hydrogel ontwikkelen die bestaat uit verschillende componenten. Deze gel moet in staat zijn om naar behoeven specifieke signaal-eiwitten aan te trekken om zo biochemische processen te sturen. Het doel is de ideale ondergrond te ontwikkelen voor het kweken van biologisch weefsel.

Chirality Medal 2018

Overigens krijgt Meijer 10 juni in Princeton de Chirality Medal 2018. Deze prijs is bedoeld voor internationaal erkende wetenschappers die grote bijdragen hebben geleverd aan het vakgebied van de chiraliteit: het verschijnsel dat sommige moleculen meerdere uitvoeringen hebben, ongeveer zoals een linker- en rechterhand hetzelfde zijn, maar toch niet identiek. Dit is belangrijk omdat de verschillende uitvoeringen vaak verschillende eigenschappen hebben. Bij bijvoorbeeld medicijnen kan dit groot verschil uitmaken qua werkzaamheid en bijwerkingen.

Meijer krijgt de prijs voor zijn bijdragen aan de kennis over en het ontwerpen van chirale supramoleculaire systemen en materialen. De toekennende commissie looft zijn pioniersrol op het gebied van supramoleculaire chemie, waar Meijer een van de grondleggers van is. In zijn zelforganiserende moleculaire systemen speelt chiraliteit een essentiële rol: de verschillende (chirale) verschijningsvormen van moleculen leiden tot andere supramoleculaire structuren, met andere eigenschappen.