Wednesday, March 31, 2010

The future of science journalism


Today I have given a presentation about "The future of science journalism" for the Polish Association of Science Journalists.

What is the future of science journalism?

First, I think it starts with taking seriously the expectation that within a few decades all information that can be digitized will be digitized, and that all information will be instantly available anywhere anytime.

Second, I think that science journalism will change from being a product to being a service, and from 'trust-me'-journalism to 'show-me'-journalism.

Want to see the presentation and read more about these ideas? Here is a PDF of the whole presentation.

Saturday, March 27, 2010

Quantumdots scheppen sfeervol wit LED-licht

Glasplaatje met quantumdots. Credit: QD Vision

Dit artikel is gepubliceerd in NRC Handelsblad, 27 maart 2010

Quantumdots staan op het punt de markt van de verlichting en displays binnen te dringen.

Het Amerikaanse bedrijf QD Vision brengt een lichtgevend filter op de markt dat blauw LED-licht omzet in sfeervol wit licht. Dit licht lijkt veel beter op het vertrouwde gloeilamplicht dan conventioneel wit LED-licht, dat kil overkomt. Het lichtgevend filter ziet eruit als een zeshoekig plaatje en wordt binnenkort door het eveneens Amerikaanse bedrijf Nexxus geïntegreerd met een LED-lamp verkocht. Deze Quantum LED biedt een alternatief voor de met fosforen gecoate witte LED’s die vele andere fabrikanten al op de markt brengen.

De truc van het lichtgevend filter zit in kleine klompjes halfgeleiderkristal, zogeheten quantumdots. Deze quantumdots zetten de ene kleur licht met grote efficiëntie om in de andere (fotoluminescentie). Hun diameter bepaalt welke kleur ze uitzenden. Hoe groter de quantumdot, hoe minder energierijk en roder het uitgezonden licht. Het grote voordeel van quantumdots is dat ze elke kleur uit het zichtbare licht spectrum kunnen uitzenden.

QD Vision, een spin-off van het Massachusetts Institute of Technology, maakt quantumdots van cadmiumselenide, met een omhulsel van zinksulfide. Een quantumdot van twee nanometer zendt dan blauw licht uit, een van vier nanometer groen licht en een van zes nanometer rood licht (een nanometer is een miljoenste millimeter). Cadmiumselenide geeft momenteel de meest efficiënte lichtomzetting, maar bevat helaas wel het schadelijke cadmium. Cadmiumvrije quantumdots die dezelfde efficiëntie halen, zijn echter in aantocht. Indiumfosfide is daarvoor een goede kandidaat.

QD Visions lichtgevend filter bestaat uit twee dunne glasplaatjes met daar tussenin de quantumdots, één milligram in totaal. De truc is om quantumdots van verschillende afmetingen met elkaar te combineren en zo verschillende kleuren licht met elkaar te mengen. Laat blauw LED-licht − het meest energierijke zichtbare licht − op de quantumdots vallen en ze zenden bij elkaar genomen wit licht uit met een veel rijkere kleurschakering dan dat van conventioneel wit LED-licht.

Nanowetenschapper Erik Bakkers, voormalig onderzoeker bij Philips en sinds een paar maanden universitair hoofddocent aan de TU Eindhoven, noemt deze oplossing voor het kleurprobleem van conventioneel wit LED-licht ‘elegant’. “Bij bestaand wit LED-licht, valt blauw LED-licht op fosforiserende materialen, die piekjes van geelachtig licht aan het blauwe LED-licht toevoegen. Het resultaat is dan een kil soort wit licht. Met quantumdots hebben ze een heleboel piekjes aan het kleurspectrum toegevoegd en zo benaderen ze het kleurspectrum van zonlicht beter.”

Kleurspectrum van Quantum LED. Credit: QD Vision

Kleurscore
QD Vision claimt dat zijn quantumdots minder licht verloren laten gaan dan een coating van fosforen, maar het geeft geen cijfers over de efficiëntie. Bakkers vermoedt dat het zo’n negentig procent kan zijn. Dan zou dus slechts tien procent van het verloren gaan. En hoe zit het met de kleurscores? Als zonlicht een kleurscore van 100 heeft, dan scoort gloeilamplicht tussen 95 en 100 en gewoon wit LED-licht tussen 75 en 80. Maar de kleurscore van LED-lampen wordt steeds beter. De Pharox 300 van de Nederlandse fabrikant Lemnis zou al 90 halen. De Quantum-LED haalt een kleurscore van 91, waarbij hij wel zo’n twintig procent meer lichtopbrengst (in lumen per watt) zou leveren dan de Pharox 300. De Quantum-LED verbruikt 11-watt en levert een vergelijkbare lichtprestatie als een 15 watt-spaarlamp of een 70-watt gloeilamp. Hij zou zo’n vijftigduizend uur moeten meegaan, tegenover tienduizend voor een spaarlamp.

In theorie levert hij dus een mooie prestatie qua lichtopbrengst, kleur en levensduur. Maar hoe zit het met de kosten? De Quantum-LED-lamp werd begin maart officieel gepresenteerd en moet binnenkort op de Amerikaanse markt verschijnen. Naar verwachting gaat hij zo’n honderd dollar kosten, ofwel ruim zeventig euro (de Pharox 300 kost minder dan de helft). Flink aan de prijs dus. Hij gaat een kleine zes jaar mee wanneer hij continu brandt. In dezelfde tijd heb je vijf spaarlampen nodig. Pas na zo’n vijf jaar heb je dan de Quantum-LED-lamp terugverdiend. Alleen als je installatiekosten voor de spaarlampen zou meerekenen, dan verdien je hem eerder terug. De lamp is dan ook niet bedoeld voor de gewone consument, maar voor bijvoorbeeld grootverbruikers die honderden lampen moeten installeren die ook nog het merendeel van de tijd branden.

Links: Quantum LED. Rechts: Gewone LED. Credit: Nexxus Lighting, Inc. & QD Vision

Quantumdots voor de lichtmarkt zijn in opkomst. Een tweede ontwikkeling is om quantumdots te maken die, gevoed door elektriciteit, zelf als een LED licht gaan geven (elektroluminescentie in plaats van fotoluminescentie). Helaas halen elektroluminescente quantumdots nu nog slechts een energie-efficiëntie van vijftien procent. “Dat is leuk academisch onderzoek, maar ik geloof niet dat je daarmee een efficiënte LED kunt maken”, zegt Erik Bakkers. “Wel kun je elektroluminescente quantumdots goed gebruiken voor het maken van displays. Conventionele LCD-schermen, waarin bronlicht op een kristalfilter schijnt, laten maar zo’n vijftien procent van het licht door. Een scherm dat het licht niet filtert, maar zelf de juiste kleuren uitzendt, zou veel efficiënter kunnen zijn.”

Bakkers verwacht dat quantumdots de komende jaren de displaymarkt zullen binnendringen. Zo coat het Amerikaanse bedrijf Nanosys nu al blauwe LED’s met quantumdots om ze te gebruiken als witte lichtbron in LCD-schermen. Om dezelfde lichtopbrengst te halen als traditionele witte LED’s, zou maar de helft van de energie nodig zijn. Afgelopen januari heeft Nanosys al een contract afgesloten met LG Electronics voor het gebruik quantumdot-displays in mobiele telefoons.

Internet
Filmpje over het lichtgevend filter van QD Vision, gemaakt door The Economist

Thursday, March 25, 2010

Amerikaanse wiskundige wint Abelprijs

De Amerikaanse wiskundige John Tate (1925) van de Universiteit van Texas (VS) heeft de Abelprijs 2010 gewonnen. Dat heeft de Noorse Academie van Wetenschappen en Letteren op woensdag 24 maart bekend gemaakt.

De Abelprijs wordt sinds 2003 jaarlijks uitgereikt en geldt als de Nobelprijs voor de wiskunde. Tate krijgt de prijs voor zijn vele bijdragen aan de getaltheorie, een tak van de zuivere wiskunde die de eigenschappen van getallen bestudeert. De natuurlijke getallen 1, 2, 3... vormen daarvan een speciale verzameling. Getaltheorie heeft talloze hedendaagse toepassingen, waaronder in de cryptografie, het beveiligen van digitale informatie.

Tate’s proefschrift uit 1950 had al meteen een grote invloed op de moderne getaltheorie. In de zes decennia daarna introduceerde hij een groot aantal nieuwe concepten, die nu zijn naam dragen, zoals de Tate-curve, de Tate-cyclus en de Shafarevich-Tate-groep. Als winnaar van de Abelprijs ontvangt Tate zo’n € 730.000.

Thursday, March 18, 2010

The history of the laser


Together with the computer and the transistor, the laser belongs to the most successful inventions of the 20-th century. On May 16 2010 the laser turns 50. Happy birthday!

Fifty years ago the laser was called "a solution looking for a problem". Nowadays, lasers are everywhere around us: in cd- and dvd-players, in hospitals, in telecommunication, in the army and in scientific instruments to probe molecules and atoms. Some eight Nobel prizes have been awarded to laser related research.

Although Bell Labs still claims the invention of the laser, it was Theodore Maiman at Hughes Research Laboratories who really made the first laser. Check out the interesting history of the laser in five minutes in this history of the laser and it's applications (PDF-document) that I have carefully compiled.

Also read:

the story about the invention of the first laser, as described by laser-journalist Jeff Hecht,


For the Dutch magazines/newspaper De Ingenieur, NRC Handelsblad and KIJK I am presently writing three articles on the past, present and future of the laser.

Watch these video's as a warming up...

...definitely start with the laserscene from the James Bond-film Goldfinger

Then there is inventor Theodore Maiman on the first laser.


Nobel prize winner Charles Townes, who made the first maser and established the theory of the laser, about the past and the future of the laser.

Finally a documentary about the laser.



Monday, March 8, 2010

Understanding scientific uncertainty

This column was written for the World Federation of Science Journalists (WFSJ).


People expect a lot from scientists. Preferably ready-made, unambiguous answers, valid for eternity. But because of science’s critical character and rigorous reality checks of hypotheses, various scientists can give different answers to the same questions. If these questions concern cutting edge research, this is more the rule than the exception. Only after years or even decades of extensive checks, some scientific hypotheses make it into handbook science, that is hardly doubted anymore. But even some handbook science might get overthrown after some time.

Furthermore, even the best scientists at the time can be terribly mistaken. When American physicist Charles Townes in 1951 started to think about microwave amplification by the stimulation emission of radiation – a maser, the microwave equivalent and predecessor of the laser – Nobel prize winner Isidor Isaac Rabi and Polykarp Kusch, who yet was to win the Nobel prize, told Townes that it was impossible and asked him to stop his research. Luckily Townes didn’t stop and developed the first maser only two years later, which won him the 1964 Nobel prize.

The story repeats itself with the development of the laser. Townes’ brother-in-law Arthur Schawlow, who also was to win a Nobel prize, had predicted that it was impossible to build a laser with ruby as a laser medium. The young Theodore Maiman wasn’t convinced and started his intensive research at Hughes Research Laboratories. The Hughes-management however, trusting Schawlow’s prediction, discouraged Maiman’s ruby-research. Maiman stubbornly continued, and in 1960, this year exactly fifty years ago, he demonstrated the first laser…with ruby as a laser medium. The great freedom to doubt the thoughts of even the best scientists led Townes to the maser and Maiman to the laser. Uncertainty in science is a strong stimulus for creativity.

By better understanding the role of uncertainty in science we may better understand what science can and cannot offer society. Uncertainty in science has essentially three roots: in measurements, in data-analysis and in models (both conceptual, physical and numerical). Scientists try to get rid as much as possible from uncertainties, but cannot get rid of them all. Therefore, science is first of all a process that separates the evidently untrue from the possibly true. This is very different from the public perception that science is an encyclopedia of absolutely true facts.

Unfortunately, when people hear scientists saying they don’t know everything, they often conclude that they know nothing, or that one opinion is as good as any other, or that evident blunders in the IPCC-report make the whole report worthless. Uncertain science, however, is something different form bad science. There are degrees in uncertainty, varying from extremely uncertain to virtually certain. Hardly anything in science is absolutely certain. Watch what physicist and Nobel prize winner Richard Feynman had to say on uncertainty: “It’s much more interesting to live not knowing than to have answers that might be wrong...I don’t feel frightened by not knowing things.”