Voorwoord
Voorwoord 3 Prof. dr. V.A.F. Lamme Kijken in de ziel Prof. dr. ing. M.C.G. Aalders Crime scene investigation: nieuw licht op duistere zaken Prof. dr. ir. T.H. Oosterkamp De blinde microscoop: van MRI op nanoschaal tot academische vorming Mw. prof. dr. L.J. Braakman De chaperonnes van eiwitten: zonder hen geen leven
22 september 2014
4
6 oktober 2014
5
20 oktober 2014
6
3 november 2014
7
Excursie Excursie naar MESA+, Enschede
12 november 2014
8
Prof. dr. M. van Hecke Mechanische metamaterialen
17 november 2014
9
Mw. prof. dr. C.D.P. Brussaard Virale ecologie tijdens klimaatverandering Prof. dr. S.A.R.B. Rombouts Hersenscans van (spontane) hersenactiviteit bij gezondheid en dementie Prof. dr. H.J. Honing Wat maakt ons muzikale dieren?
1 december 2014 10
5 januari 2015 12 19 januari 2015 13
Prof. dr. W. de Laat De kracht van ‘junk’ DNA
2 februari 2015 14
Dr. N.A.J.M. Sommerdijk Biomineralisatie als inspiratie voor materiaal chemie
16 februari 2015 15
2 maart 2015 16
Dr. L.W. Hamoen Antibiotica resistentie en de renaissance in microbiologie
16 maart 2015 17
Prof. dr. L. Kuipers Nanofotonica: een schijnbaar onmogelijk lichtspel
30 maart 2015 18
Spreker volgt op website in december 2014 De Nobelprijs verklaard
Vooraanstaande wetenschappers presenteren ook dit seizoen weer op begrijpelijke wijze hun onderzoek. Het betreft de vakgebieden natuurkunde, scheikunde, sterrenkunde, wiskunde, geologie, biologie en geneeskunde. Deze lezingen brengen u op de hoogte van de stand der wetenschap. Het bestuur van de Koninklijke Maatschappij voor Natuurkunde selecteert sprekers op de volgende criteria: - naam en faam - actualiteit van het onderzoek - attractiviteit van de presentatie, ook voor bèta geïnteresseerden buiten het eigen vakgebied
Dit jaar zijn er twee bijzondere lezingen: 1. de Kennismakingslezing over een algemeen maat schappelijk onderwerp, voor leden en niet-leden: Prof. dr. V.A.F. Lamme: ‘ Kijken in de ziel’, 22 september 2014. 2. d e Jong Diligentia Lezing, speciaal georganiseerd voor leerlingen uit de hoogste klassen van het voort gezet onderwijs: Prof. dr. ing. M.C.G. Aalders: ‘Crime scene investigation: nieuw licht op duistere zaken’, 6 oktober 2014
Ook dit seizoen zullen het weer interessante en waardevolle avonden zijn. U bent 13 april 2015 19
Geschiedenis van de Vereniging 20 Aanmelding lidmaatschap 22 Algemene gegevens 23
2
Vijftien lezingen over nieuwe ontwikkelingen in de natuurwetenschappen
15 december 2014 11
Prof. dr. M.B.M. van der Klis Neutronensterren en zwarte gaten: effecten van sterke zwaartekracht
Prof. dr. ir. J. van den Berg Cyber Security: hoe beveiligen we de cyberspace?
Wat brengt de Koninklijke Maatschappij voor Natuurkunde?
van harte welkom, ook als u geen lid van de Maatschappij bent. Nadere gegevens vindt u achterin dit programmaboekje. 3
W E T E N S W A A R D I G
Agenda
Kennismakingslezing
Jong Diligentia Lezing
Prof. dr. V.A.F. Lamme
Prof. dr. ing. M.C.G. Aalders
Programmagroep Brein en Cognitie Afdeling Psychologie Universiteit van Amsterdam
Dept. Biochemical Engineering and Physics Academisch Medisch Centrum Universiteit van Amsterdam
www.victorlamme.nl
www.clhc.nl/onderzoek
Kijken in de ziel
Crime scene investigation: nieuw licht op duistere zaken
De mogelijkheden om in het levende brein te kijken nemen in razend tempo toe. Spectaculair zijn de ontwikkelingen op het gebied van ‘brainreading’, een techniek waarmee letterlijk het brein wordt uitgelezen. Hierbij ziet een hersenscanner wat wij denken of dromen. Het stelt ons in staat om te communiceren met patiënten in coma. De scanner ziet wat wij werkelijk vinden en willen, wie we begeren, en wat we willen kopen. Eigenlijk weet de hersenscanner beter wat ons bezielt dan dat we dat zelf in de gaten hebben. En dus zijn we zo kneedbaar als was in de handen van reclamemakers die ons met neuro-marketingtechnieken manipuleren. Ook al denken we dat ons bewuste ‘ik’ aan de touwtjes trekt, in werkelijkheid is er maar één conclusie mogelijk: vrije wil is een illusie.
4
In het huidige forensische onderzoek zijn de laboratoria uitgerust met hightech diagnostische technieken, terwijl de methoden gebruikt op de plaats van het delict nog zeer basaal zijn. Daardoor moet de forensisch onderzoeker ter plekke nog steeds met minimale middelen de sporen vinden en vastleggen, terwijl deze handelingen de basis vormen voor de hele forensische keten. Bronbewijs heeft niet veel waarde als niet aannemelijk kan worden gemaakt dat het in relatie staat tot het vermoedelijke misdrijf. Hiervoor moet de ouderdom van een spoor bepaald worden. Maar gek genoeg zijn er bijna geen technieken beschikbaar waarmee dat kan. Dit is het vakgebied van de forensische biofysica, dat ligt op het grensvlak van de geneeskunde, natuurkunde, biomedische technologie, chemie en biologie. Door bijvoorbeeld de interactie te meten tussen licht en weefsel kan tegenwoordig belangrijke forensische informatie uit biologische sporen verkregen worden. Tijdens de voordracht zullen verschillende aspecten van plaats delict onderzoek worden besproken, met de nadruk op huidige (optische) technieken en nieuwe ontwikkelingen voor de analyse van biologische sporen zoals bloedspatten en wonden op slachtoffers.
5
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
6 oktober 2014
22 september 2014
3 november 2014
Prof. dr. ir. T.H. Oosterkamp
Mw. prof. dr. L.J. Braakman
Interface Physics Leiden Institute of Physics Universiteit Leiden
Cellular Protein Chemistry Bijvoet Center for Biomolecular Research Universiteit Utrecht
www.physics.leidenuniv.nl/oosterkamp-group-home
www.gezonderoud.com/biochemistry/ineke_braakman
De blinde microscoop: van MRI op nanoschaal tot academische vorming
De chaperonnes van eiwitten: zonder hen geen leven
Is het mogelijk om MRI’s te maken met een blinde microscoop of atoomkrachtmicroscoop? Deze bevat een scherpe naald die een oppervlakte aftast als een soort blindengeleidenstok. De beweging die ontstaat door de krachten tussen de naald en het object, valt te meten en in beeld te brengen. Hiermee probeert men MRI’s te maken, zodat heel kleine objecten, zoals celstructuren, kunnen worden afgebeeld. Dit is nodig omdat de huidige techniek van de elektronenmicroscoop biologische structuren aantast en aan het einde is van haar ontwikkeling. Deze ontwikkeling is nu vijf jaar gaande en het kan nog wel vijf of tien jaar duren voor het lukt om met de blinde microscoop celstructuren te scannen, áls het lukt. Wetenschappelijk onderzoek is een effectief middel om studenten te trainen in het oplossen van problemen en in abstract denken. Het stimuleert ons om aan een reis te beginnen waarvan we niet weten hoe die eindigt. Dit onderzoek naar de blinde microscoop is hiervan een goed voorbeeld. Het toont het belang van het proces van wetenschappelijke experimenten.
6
Eiwitten zijn bekend, vooral van ons voedsel: kippenei, vlees, vis of noten. Eiwitten zijn overal waar leven is; het zijn de werkers van ons lichaam. Hemoglobine en insuline zijn eiwitten, vrijwel alle enzymen zijn eiwitten, actine en tubuline, zonder welke onze spieren niet kunnen samentrekken, evenals het collageen dat onze huid elastisch maakt. Eiwitmoleculen zijn kettingen van bouwstenen (aminozuren) die goed gevouwen moeten zijn om te kunnen functioneren. Tijdens het vouwen van zo’n jong eiwit is er grote kans op ongewenste interacties met andere jonge eiwitten. Daarom begeleiden moleculaire chaperonnes het vouwen en voorkomen aggregatie, essentieel voor het voorkomen van stress in onze cellen. Tijdens deze lezing zal besproken worden hoe eiwitten vouwen, hoe chaperonnes werken en waarom dit essentieel is voor gezondheid. Dit onderzoek raakt aan de geneeskunde (bijvoorbeeld virusinfecties, veroudering en erfelijke ziekten als taaislijmziekte) en aan de biotechnologie (zoals de productie van insuline of vaccins).
7
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
20 oktober 2014
17 november 2014
Excursie Prof. dr. M. van Hecke Excursie naar MESA+ Nanolab, Universiteit Twente. Nadere informatie uiterlijk 1 oktober 2014 op www.natuurwetenschappen-diligentia.nl Naar aanleiding van de succesvolle en druk bezochte lezingen van Prof v.d. Wiel (Tussen nano en natuur: de electronica van de toekomst, 14 okt 2013) en Prof. v.d. Berg (Lab on a chip: nanotechnologie voor de gezondheidszorg, 19 maart 2012) heeft het bestuur een bezoek aan MESA+ en het Nanolab bij de Universiteit Twente georganiseerd. Hier kunt u met eigen ogen zien hoe nanotechnologie tot innovatieve toepassingen leidt en worden enkele informatieve lezingen gegeven. Op het programma staan groepsbezoek aan/lezingen uit de groepen NanoElectronics/Inorganic Materials Science en de BIOS Lab-on-a-chip groep, werklunch aangeboden door MESA+, en een rondleiding rondom het nanolab; we kunnen niet de stofarme ruimtes in, maar wel diverse stadia van de bij het onderzoek gebruikte productieprocessen zien. Het vervoer zal per touringcar geschieden. Vertrek- en aankomstpunt is Den Haag CS, vertrek ’s morgens, retour eind van de middag. Er kunnen 50 personen mee. Nadere informatie met het definitieve programma van de excursie ontvangt u bij inschrijving. De informatie is tevens op onze website in te zien vanaf 1 oktober 2014. Voor deze excursie kunt u zich alleen inschrijven via de intekenlijst bij het bestuur tijdens de lezingen avonden van 6 oktober, 20 oktober en 3 november 2014. De kosten zijn nog niet bekend, maar bedragen naar verwachting tussen 3 15,- en 3 20,- per persoon.
8
Sectie Condensed Matter Physics Leiden Institute of Physics Universiteit Leiden www.physics.leidenuniv.nl/granular-matter-home
Mechanische metamaterialen Maar een heel klein deel van alle mogelijk denkbare materialen komt voor in de natuur. Door nieuwe materialen met heel specifieke geometrische structuren te ontwerpen, maken we metamaterialen met totaal nieuwe mechanische eigenschappen. Tijdens de lezing zal een aantal recente voorbeelden van mechanische metamaterialen gedemonstreerd worden. Dit zijn materialen waarvan de hardheid gevarieerd kan worden door er op te drukken, materialen die uitzetten in de dwarse richting als je eraan trekt, en materialen die tussen verschillende toestanden heen en weer schakelen.
9
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
12 november 2014
15 december 2014
Mw. prof. dr. C.D.P. Brussaard
Prof. dr. S.A.R.B. Rombouts
Koninklijk Instituut voor Onderzoek van de Zee (NIOZ) Den Burg, Texel
Leiden Institute for Brain and Cognition (LIBC) Leids Universitair Medisch Centrum
www.nioz.nl
www.libc-leiden.nl
Virale ecologie tijdens klimaatverandering
Hersenscans van (spontane) hersenactiviteit bij gezondheid en dementie
Opwarming van de oppervlaktewateren van de oceanen kan leiden tot een eerdere en versterkte verticale stratificatie van de waterkolom. Dit beïnvloedt de beschikbaarheid van voedingszouten in negatieve zin en heeft tot gevolg dat de soortensamenstelling van de (eencellige) algen verandert. Om te kunnen voorspellen wat hiervan de consequenties zijn voor het functioneren van ecosystemen en biogeochemische fluxen, is het essentieel niet alleen de groei, maar ook de verliesposten van deze algen te onderzoeken. Virussen zijn in hoge aantallen te vinden in zee en recentelijk blijken virussen in belangrijke mate verantwoordelijk voor de sterfte van de eencellige algen. Tijdens deze lezing zal, aan de hand van recente experimentele data, besproken worden wat de gevolgen van klimaatverandering zijn voor de algen gastheer-virus interacties en hoe de activiteit van mariene virussen de draagkracht van de oceaan kan beïnvloeden.
10
De hersenstructuur, de verbindingen tussen de structuren en hersenactiviteit kunnen worden onderzocht met een MRI scanner. Dergelijk neuro-imaging onderzoek wordt gedaan bij gezonde vrijwilligers om beter te begrijpen hoe de hersenen werken, en o.a. bij patiënten met neurologische en psychiatrische hersenaandoeningen. De nadruk in de lezing zal liggen op onderzoek naar hersenactiviteit bij gezonde vrijwilligers en patiënten met dementie. Traditioneel werd hierbij taak-gerelateerde hersenactiviteit onderzocht. De laatste jaren is een grote belangstelling ontstaan voor spontane hersenactiviteit, zonder dat een taak wordt uitgevoerd. Met name de ‘spontane’ functionele interacties tussen hersengebieden (‘communicatie’ tussen hersengebieden) is hierbij van belang. Dit wordt ook functionele connectiviteit genoemd. Deze neuro-imaging technieken vergroten ons inzicht in de werking van de hersenen. Ze bieden mogelijkheden voor onderzoek naar diagnostiek, nieuwe geneesmiddelen en behandelingseffecten bij hersenaandoeningen.
11
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
1 december 2014
19 januari 2015
Prof. dr. H.J. Honing
Prof. dr. M.B.M. van der Klis
Cognitive Science Center Institute for Logic, Language and Computation Universiteit van Amsterdam
Astronomical Institute Anton Pannekoek Universiteit van Amsterdam www.astro.uva.nl
www.musiccognition.nl
Wat maakt ons muzikale dieren?
Neutronensterren en zwarte gaten: effecten van sterke zwaartekracht
Hoe komt het dat mensen zo gevoelig zijn voor muziek? Wat maakt ons muzikaal? Over deze vragen is binnen het vakgebied muziekcognitie in de afgelopen decennia steeds meer bekend geworden. Diverse studies onderbouwen de hypothese dat de menselijke cognitie een belangrijke rol speelt in wat ons muzikale dieren maakt. Maar wat valt er te zeggen over de oorsprong van muziek en muzikaliteit vanuit een biologisch en evolutionair perspectief? Hoe is muziek ontstaan? Is muziek uniek voor mensen, zoals taal dat lijkt te zijn? En zo niet, welke muzikale vaardigheden delen we dan met andere dieren? Wat moet een aap, olifant of zangvogel kunnen om muzikaal te zijn? Nieuw interdisciplinair onderzoek naar de cognitieve en biologische bouwstenen van muzikaliteit verschaft ons fundamentele inzichten in de rol van perceptie, emotie, geheugen, aandacht en verwachting bij het luisteren naar muziek.
Zwarte gaten en neutronensterren ontstaan in enorme ‘supernova’-explosies aan het einde van het leven van de zwaarste sterren. Ze zijn de meest extreme experimenten met zwaartekracht die we in de natuur tegenkomen. Met astronomische technieken van diverse aard worden waarnemingen aan neutronensterren en zwarte gaten verricht om van deze natuurlijke experimenten gebruik te maken. In het inwendige van neutronensterren wordt materie door de extreme zwaartekracht samengeperst tot dichtheden die nergens anders in het heelal voorkomen, hoger zelfs dan in atoomkernen. De eigenschappen van materie onder deze omstandigheden zijn onbekend. Door neutronensterren te bestuderen is het mogelijk unieke informatie te verkrijgen over de fundamentele eigenschappen van materie. Zwarte gaten zijn de meest extreme consequentie van de voorspellingen van Einstein’s algemene relativiteitstheorie en vormen op diverse manieren een toetssteen voor gravitatietheorieën. Door de beweging van heet stralend plasma te volgen dat door zwarte gaten wordt opgeslokt, is het mogelijk de door de relativiteitstheorie voorspelde sterke kromming van ruimte-tijd in deze gebieden in kaart te brengen.
12
13
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
5 januari 2015
16 februari 2015
Prof. dr. W. de Laat
Prof. dr. ir. J. van den Berg
Hubrecht Instituut Universiteit Utrecht
Sectie Multimedia Signal Processing / Cyber Security Faculty Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science Technische Universiteit Delft
www.hubrecht.eu/research/delaat/index.html
De kracht van ‘junk’ DNA
www.tbm.tudelft.nl/index.php?id=30084&L=1
Elke minuscule celkern in ons lichaam bevat (uitgerold) ongeveer 2 meter aan DNA: ons genoom. Om deze, onmogelijk te bevatten hoeveelheid anders te illustreren: als we al het DNA in ons hoofd achter elkaar zouden plakken vormt het een DNA-keten die 10.000 maal de afstand van de aarde tot de zon meet. Meer dan 95% van dit genoom codeert niet voor eiwit en werd tot voor kort vaak weggezet als afval of ‘junk’ DNA. Echter, in dit ‘junk’ DNA blijken miljoenen waardevolle ‘genetische schakelaars’ te zitten: stukjes DNA die genen aan en uit kunnen zetten. Deze schakelaars zijn vaak de plekken in het genoom waar ziekte-veroorzakende mutaties zich ophopen, een bevestiging dat zij cruciaal zijn voor een gezond leven. De grote huidige uitdaging voor genoom-onderzoekers is om te snappen welke schakelaar welk gen aanstuurt. Tijdens deze lezing zal uitgelegd worden hoe de vouwing van het DNA hier een bepalende rol in speelt.
Cyber Security: hoe beveiligen we de cyberspace?
14
De afgelopen 15 jaar hebben we (met zijn allen) razendsnel het nieuwe domein cyberspace gecreëerd. Dit internetdomein biedt enorm veel kansen, maar heeft ook een risicovolle donkere kant. Inmiddels hebben we ook kennis gemaakt met cyberfraude, cyberpesten, cyberspionage, cyberincidenten in allerlei kritieke infrastructuren en hebben we zelfs kennis gemaakt met cyberwarfare. Cybersecurity heeft als doel de kansen en risico’s met elkaar in balans te brengen. Tijdens deze voordracht zal dit thema nader worden uitgewerkt door middel van een aantal, zeer actuele ontwikkelingen. Daarnaast zal geschetst worden volgens welke wegen we invulling kunnen geven aan de uitdagingen voor het verwezenlijken van de geformuleerde doelen voor een adequate cybersecurity.
15
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
2 februari 2015
16 maart 2015
Dr. N.A.J.M. Sommerdijk
Dr. L.W. Hamoen
Materials Interface Chemistry Institute for Complex Molecular Systems Technische Universiteit Eindhoven
Swammerdam Institute for Life Sciences Universiteit van Amsterdam www.sils.uva.nl
www.tue.nl/medewerker/ep/e/d/ep-uid/19991173/
Biomineralisatie als inspiratie voor materiaal chemie De verbazingwekkende eigenschappen van kristallijne biomineralen zoals bot, tanden en schelpen zijn gebaseerd op de hiërarchische opbouw van specifiek met elkaar reagerende, zachte organische en harde anorganische componenten. De nog onvervulde droom is om nieuwe materialen met vergelijkbare eigenschappen te synthetiseren. Hiervoor moeten de biologische mechanismen voor de zeer gecontroleerde opbouw van deze hybride materialen worden ontrafeld en in het lab worden nagebootst. Met behulp van cryogene transmissie electronen microscopie (cryoTEM) kunnen vroege stadia van biomineralisatie in waterig milieu worden onderzocht. Dit heeft laten zien dat de mineralisatie van collageen met calciumfosfaat voorafgegaan wordt door een amorfe fase, die tot stand komt door aggregatie van bouwstenen op nanometerschaal. Dit wordt gestuurd door specifieke matrices en verloopt via wanordelijke voorstadia die uiteindelijk in een kristallijne structuur getransformeerd worden. Deze bijzondere nano-bouwstenen vinden we ook terug in vele biomineralen, zoals calciumcarbonaat (CaCO3),
Antibiotica resistentie en de renaissance in microbiologie De belangstelling voor bacteriën en andere microorganismen is de laatste jaren sterk toegenomen. Een van de belangrijkste redenen hiervoor is de alarmerende toename van ziekteverwekkers die resistent zijn geworden tegen antibiotica. Deze ontwikkeling is extra verontrustend wanneer die in een historisch daglicht wordt geplaatst. Daarentegen wordt het belang van de nauwe symbiose tussen bacteriën en de mens, zoals bijvoorbeeld het ‘menselijk microbioom’, ook steeds duidelijker en daagt er in de ‘synthetische biologie’ een nieuwe rol voor micro-organismen in de maatschappij. Deze aspecten en de nieuwe zoektocht naar antibiotica zullen tijdens deze lezing aan bod komen.
magnetiet (Fe3O4) en silica (SiO2).
16
17
P R O G R A M M A
P R O G R A M M A
2 maart 2015
13 april 2015
Prof. dr. L. Kuipers
Spreker wordt in december 2014 aangekondigd op:
Nano-optics AMOLF Amsterdam
www.natuurwetenschappen-diligentia.nl
De Nobelprijs verklaard
www.amolf.nl
Nanofotonica: een schijnbaar onmogelijk lichtspel Nanofotonica is het vakgebied dat licht manipuleert op de nanoschaal. Dit lijkt op het eerste gezicht onmogelijk: de golflengte van zichtbaar licht is ongeveer 1000 nanometer en lichtgolven laten zich normaliter niet beïnvloeden op lengteschalen kleiner dan hun golflengte. Toch is het mogelijk om licht naar je hand te zetten met slimme nano-gestructureerde materialen. Hierdoor worden optische fenomenen niet langer slechts bepaald door de compositie (uit welke atomen en/of moleculen bestaat het?) maar voor een belangrijk deel ook door de nano-geometrie. Tijdens deze lezing wordt een tipje van de sluier opgelicht hoe dit in zijn werk gaat en zal een korte bloemlezing worden gegeven van fenomenen die in de natuur om ons heen onmogelijk zijn. Zoals bijvoorbeeld: langzaam licht (sneller internet), openingen die schijnbaar meer licht doorlaten dan erop valt (efficiëntere zonnecellen) en negatieve brekingsindex (supermicroscopie en onzichtbaarheid!).
18
In het najaar worden in Stockholm de jaarlijkse Nobelprijzen bekendgemaakt. De Koninklijke Maatschappij voor Natuurkunde ‘Diligenitia’ speelt graag in op de actualiteit van dit wetenschappelijk onderzoek. De laatste lezing van dit seizoen zal worden gewijd aan één van de Nobelprijzen van 2014 op het gebied van de natuurwetenschappen. De uitgenodigde expert op het betreffende onderzoeksgebied zal in detail – en op begrijpelijke wijze – de achtergrond en reikwijdte van de prijs toelichten. Gegevens over deze lezing worden te zijner tijd op onze website bekend gemaakt.
19
MEER OVER DE NOBELPRIJS
P R O G R A M M A
30 maart 2015
