Tekst: Filip Michiels / Foto: Saskia Vanderstichele
De kans dat fotonica spontaan een belletje doet rinkelen bij het grote publiek is behoorlijk klein. De kans dat datzelfde grote publiek nog niét in aanraking is gekomen met een van de haast ontelbare concrete toepassingsmogelijkheden van fotonica is evenwel nog veel kleiner. Gaande van optische vezels in telecom-netwerken over alle mogelijke sensoren die bijvoorbeeld drukvariaties meten tot – jawel – de meest uiteenlopende vormen van kwaliteitscontrole in de voedingsindustrie. Wil men bijvoorbeeld testen of die ‘authentieke Toscaanse’ olijfolie waaraan u zich in de supermarkt blauw betaalt wel zo authentiek is – en geen mix van allerlei goedkopere olijfoliën – dan biedt fotonica daarop nu een sluitend antwoord. Idem dito overigens voor de exacte samenstelling van bepaalde bieren of de kwaliteit van honing.
“Fotonica – de wetenschap die de interactie onderzoekt tussen licht en materie - is een bij uitstek interdisciplinair domein,” bevestigt Wendy Meulebroeck. Als professor en post-doctoraal onderzoeker draait zij al twintig jaar mee op B-PHOT, de VUB-onderzoeksgroep die een van de absolute pioniers was op het vlak van fotonica-onderzoek en –ontwikkelingen in ons land. “Het gebruik van licht wordt in de ingenieurswetenschappen ook almaar belangrijker, en in die zin is het dan ook niet verwonderlijk dat fotonica anno 2018 beschouwd wordt als een van de zogenaamde key enabling technologies van de 21ste eeuw. Zeg maar een technologie die een heel brede waaier van toepassingen kent en mede daarom ook een groot potentieel heeft op het vlak van economische groei en jobcreatie.”
Industriële samenwerking
Fotonica is afgeleid van het begrip ‘foton’ – lichtdeeltje - en is dus nog een relatief jonge discipline, in vergelijking met bijvoorbeeld de elektronica. “Als we spreken over lichttechnologie dan denkt iedereen spontaan aan lasers of innovatieve verlichting, maar daarin zit vandaag niet bepaald de grootste innovatiekracht,” klinkt het. “Pas goed twintig jaar geleden zijn we hier, vertrekkend vanuit het voorbereidend fundamenteel onderzoek, ook almaar sterker beginnen te focussen op heel concrete toepassingen. Die blijken intussen zowat overal te liggen: licht wordt gebruikt als een informatie- en energiedrager in de IT-sector, maar het wordt ook almaar belangrijker in de sensortechnologie en in de medische sector.
Vandaag kan je echt wel spreken van een innovatie-gedreven onderzoek en van een brede bilaterale samenwerking met het bedrijfsleven.
Onze smartphone zit tjokvol fotonica-toepassingen, en dit geldt al evenzeer voor een modern televisiescherm. Het is dan ook geen toeval dat fotonica op Europees én Vlaams niveau uitgeroepen is tot één van die zes key enabling technologies. De vele toepassingsmogelijkheden ervan hebben er de voorbije jaren dan ook voor gezorgd dat er meer geld beschikbaar kwam, zowel voor fundamenteel onderzoek als voor onderzoek naar toepassingen op maat van het bedrijfsleven. Vijftien tot twintig jaar geleden zijn hier de eerste industriële samenwerkingen ontstaan, bijvoorbeeld met bedrijven zoals Barco. Intussen werken we hier nu ook nauw samen met andere onderzoeksgroepen, waardoor de toepassingsmogelijkheden uiteraard nog veel breder geworden zijn.”
Het soortelijk gewicht van de onderzoeksgroep fotonica aan de VUB nam de voorbije jaren dan ook exponentieel toe. Vandaag zijn er een zeventigtal onderzoekers aan de slag en Meulebroeck maakt zich sterk dat de VUB-onderzoeksgroep hiermee ook tot de Europese top vijf behoort. “Toen ik hier in 1998 aan de slag hingen telden B-PHOT hooguit een twintigtal medewerkers en lag de focus nog heel sterk op dat fundamenteel onderzoek. Vandaag kan je echt wel spreken van een innovatie-gedreven onderzoek en van een brede bilaterale samenwerking met het bedrijfsleven. Bedrijven uit de hele wereld kloppen bij ons aan met een bepaalde onderzoeksvraag, maar tegelijk mondt ons fundamenteel onderzoek steeds vaker uit in heel concrete toepassingen voor diezelfde bedrijfswereld.”
(Lees verder onder de foto)
Kankerverwekkende stoffen
Zelf doet Wendy Meulebroeck voornamelijk onderzoek op vlak van optische spectroscopie, een techniek die op zijn beurt dan weer toepassingen kent in een aantal heel uiteenlopende subdomeinen, onder meer food research en allerlei medische toepassingen. “Kort gezegd komt het erop neer dat we lichtgolven naar een bepaald materiaal sturen om zo de chemische samenstelling daarvan te leren kennen. Door de interactie met dat materiaal, dat bijvoorbeeld het licht in grotere of kleinere mate absorbeert, veranderen dan ook de oorspronkelijke eigenschappen van dat lichtsignaal. Hierdoor krijgen we relevante informatie over de samenstelling van dat materiaal of die vloeistof.” De toepassingsmogelijkheden hiervan zijn bijzonder breed. Zo maakt fotonica het nu perfect mogelijk om voedingsproducten snel en doeltreffend te testen op de aanwezigheid van onveilige of zelfs ronduit kankerverwekkende stoffen, maar tegelijk doet Meulebroeck ook onderzoek naar de historische situering en datering van antiek glas.
“Vandaag onderzoekt de VUB bijvoorbeeld de unieke vlakglas-collectie van het Jubelpark museum. We kregen ook de vraag om de glassamenstelling van twee gekleurde glasramen uit het Ter Duinen museum in Koksijde te onderzoeken. Daaruit leerden we dat die glasramen niet uit de 14de eeuw dateerden – zoals altijd al werd verondersteld – maar wel uit de negentiende eeuw. Als een museum op het punt staat om historische stukken te restaureren, is het uiteraard bijzonder interessant om vooraf te kunnen uitmaken welke stukken nu echt van groot historisch belang zijn en welke niet.”
Het is dan ook geen toeval dat fotonica op Europees én Vlaams niveau uitgeroepen is tot één van die zes key enabling technologies.
Biopsie
Hoe maak je, in budgettair lastige tijden, een juiste afweging tussen enerzijds fundamenteel onderzoek en anderzijds de interessantste en meest veelbelovende toegepaste onderzoeksdomeinen? “Ik denk dat de kracht van B-PHOT net in de combinatie van die twee zit,” geeft Meulebroeck aan. “Op basis van onze expertise hier hebben we de voorbije jaren een zevental grote thema’s geselecteerd. Ergens is die ogenschijnlijke tegenstelling tussen fundamenteel en toegepast onderzoek overigens ook niet correct. Fundamenteel onderzoek leidt in de praktijk immers vaak tot concrete toepassingen voor bijvoorbeeld het bedrijfsleven.
Het komt er vooral op neer een aantal goede strategische keuzes te maken. Doordat we hier op vlak van fotonica echt wel een pioniersrol hebben vervuld, hebben we intussen ook een heel goede band met de industrie. En door ons in te schrijven in grote Europese projecten krijgen we uiteraard ook een goed zicht op de noden van de markt. Maar vaak is het ook zo dat fundamenteel onderzoek pas tien of twintig jaar later tot heel concrete markttoepassingen leidt, en zoiets valt vooraf uiteraard onmogelijk in te schatten. Wat niet belet dat de belangrijke financieringskanalen, bijvoorbeeld in het kader van de Europese Horizon 2020-strategie, steeds meer op de samenwerking met het bedrijfsleven mikken. Lag de focus daarbij aanvankelijk heel sterk op de telecomsector, dan is er nu echt wel sprake van een enorme verbreding van de concrete toepassingen van fotonica, en het einde daarvan is nog lang niet in zicht.
We zitten nu bijvoorbeeld met onder meer Philips samen in een Europees project om de behandeling van kanker sneller en efficiënter te maken door licht te integreren in de biopsienaald. Op termijn moet dit uitmonden in een piepklein biopsietoestelletje dat zelfs door uw huisarts kan gebruikt worden, en waarbij de lichtstraal die op de lichaamsvezels wordt losgelaten meteen de aanwezigheid van kankercellen kan detecteren. Dit voorbeeld toont meteen ook aan hoeveel potentiële toepassingsmogelijkheden fotonica nog wel heeft.”