Het idee om zijn inspiratie te halen uit theorieën over zwarte gaten ontstond geheel toevallig. Zo blijkt uit de oratie van Duine, die in 2019 werd benoemd tot hoogleraar Theory of Nanoscale Systems. Het begon te sluimeren na een bezoek van professor Bill Unruh aan het Utrechtse Instituut voor Theoretische Fysica, waar Duine werkzaam is. Unruh is, net als Duine, theoretische natuurkundige, maar werkt aan een compleet ander onderwerp: de quantummechanica in relatie tot zwarte gaten. Unruh gaf tijdens zijn bezoek een voordracht en zo ontstond bij Duine het idee om de kennis te gebruiken binnen zijn eigen vakgebied.

Spintronica 

Dat vakgebied, de spintronica, vormt de basis voor een nieuw soort informatietechnologie. Het maakt gebruik van de spin van een elektron en niet van de lading van een elektron, zoals we gewend zijn in de elektronica. Toepassingen van de spintronica zijn vooralsnog marginaal, maar de potentiële mogelijkheden zijn veelbelovend. Spintronica is namelijk veel sneller en energiezuiniger dan elektronica, omdat er nauwelijks energieverlies plaatsvindt.

Hawking-straling van zwarte gaten 

Een groot probleem binnen de spintronica is dat het signaal dat zich voortplant door de spins van elektronen langzaam uitdooft. In 2017 publiceerde Duine een theoretisch voorstel om die uitdoving te verhelpen door het signaal te versterken. Dat voorstel maakt gebruik van het concept van hawking-straling van zwarte gaten, waarvan Steven Hawking het bestaan in 1975 berekende. Ruim een jaar geleden ontvingen Duine en collega’s aan de TU Eindhoven subsidie om het voorstel experimenteel te realiseren en dus in wezen een equivalent van een zwart gat te bouwen op een chip. Duine hoopt dat dit systeem op korte termijn kan fungeren als versterker om het probleem van uitdoven te verhelpen.

Mocht het lukken om een equivalent van een zwart gat in een lab te bouwen, dan heeft dat een bijkomend voordeel. Het wordt dan namelijk mogelijk om fundamentele aspecten van astronomische zwarte gaten, zoals hawking-straling, in een laboratorium op aarde te bestuderen. Er is bijvoorbeeld vooralsnog nooit een waarneming van hawking-straling gedaan die alle wetenschappers heeft overtuigd.

Fundamenteel onderzoek 

Duines oratie geeft niet alleen een inkijkje in zijn onderzoek. Gebruikmakend van zijn eigen verhaal betoogt hij dat we de onverwachte verbindingen tussen fundamenteel en toegepast onderzoek moeten koesteren. Fundamenteel onderzoek hoeft niet per se rechtstreeks te leiden naar een toepassing, zegt hij. Er bestaan ook verbindingen tussen fundamenteel onderzoek en toepassingen die eerder associatief tot stand komen. Wat Duine betreft verdringt het huidige wetenschaps- en financieringsklimaat die onverwachte verbinding naar de achtergrond.

Door: Nationale Onderwijsgids