Uitgelichte publicaties december 2024 - januari 2025

Materiaal krijgt dankzij een draai onverwachte elektronische eigenschappen

In de zoektocht naar nieuwe manieren om efficiëntere elektronica is te maken richten wetenschappers zich onder meer op zogeheten 2D materialen. Dit zijn ‘velletjes’ van slechts één atoom dik, die allerlei interessante elektronische eigenschappen hebben. En wanneer je twee van die velletjes bovenop elkaar legt waarbij ze onder een specifieke hoek ten opzichte van elkaar verdraaid zijn, kun je zelfs totaal nieuwe eigenschappen krijgen, zoals supergeleiding. RUG wetenschapper Antonija Grubišić-Čabo heeft met haar collega’s zo’n ‘verdraaid’ materiaal geanalyseerd, en ontdekte dat het zich anders gedraagt dan de theorie voorspelt.

Samen met collega’s uit Polen, Duitsland, Frankrijk en Italië keken Grubišić-Čabo en haar team naar velletjes 2D materiaal van wolfraam-disulfide. De theorie voorspelt dat wanneer die velletjes zijn opgestapeld met een onderlinge verdraaiing van 4,4 graden de elektronen collectief gedrag gaan vertonen. ‘En als de elektronen zo nauw met elkaar verbonden zijn kan dat collectieve gedrag nieuwe, fascinerende effecten opleveren’, zegt Giovanna Feraco, de eerste auteur van het artikel over dit onderzoek.

Sterke wisselwerking

Maar het merkwaardige is dat ze dit collectieve gedrag niet zag in haar experimenten. Dit is te verklaren uit de wisselwerking van de elektronen uit de twee velletjes. Normaal gesproken zorgt de onderlinge verdraaiing van die twee voor een sterke wisselwerking. ‘Maar door de elektronische structuur van de twee gestapelde velletjes te bestuderen ontdekten we dat het materiaal de neiging heeft om grote regio’s te vormen waarin de draaiing ongedaan is gemaakt’, legt Feraco uit. In technische termen: de gedraaide dubbel-laag neemt gedeeltelijk een niet-gedraaide configuratie aan, omdat die een lager energieniveau heeft.

Deze ontdekking laat zien hoe belangrijk het is om goed te begrijpen hoe twee op elkaar gestapelde velletjes verschillende regio’s met verschillende eigenschappen kunnen vormen. Dankzij dit onderzoek kunnen wetenschappers beter voorspellen hoe ze het gedrag van 2D structuren  kunnen aanpassen, wat kan leiden tot nieuwe toepassingen in verschillende soorten elektronica.

Referentie: Giovanna Feraco et al: Nano-ARPES investigation of structural relaxation in small angle twisted bilayer tungsten disulfide. Physical Review Materials, 26 december 2024

Structuur van eiwit dat ziekte van Huntington veroorzaakt onthuld

De ziekte van Huntington is een erfelijke aandoening die zenuwcellen in de hersenen aantast waardoor ze afsterven. De oorzaak daarvan is een eiwit dat door een mutatie onnatuurlijke klonten vormt.

Tot nu toe was het niet bekend hoe die klonten er precies uit zien. Dat is wel zo voor eiwitklonten die andere ziekten veroorzaken, zoals Alzheimer of Parkinson. Een internationaal team van wetenschappers, met daarin ook RUG hoogleraar Vaste Stof NMR Patrick van der Wel, heeft met een combinatie van computertechnieken en experimenten als eerste een gedetailleerd beeld gekregen van de ziekteverwekkende Huntington-klonten. Het onderzoek geeft vooral nieuwe inzichten in de structuur van de ‘pluizige jas’ die de buitenkant van de klompen vormt.

Diagnostiek en behandeling

De klonten bij de ziekte van Huntington bestaan, net als die van Alzheimer en Parkinson, uit zogeheten fibrillen, langwerpige staaf-achtige structuren. Maar de fibrillen van Huntington verschillen op een aantal punten van andere ziekteverwekkende fibrillen.

‘Het kennen van de structuur van de eiwitklonten is een belangrijk deel van de puzzel die ons laat zien welke rol die eiwitten spelen in deze ziekte’, vertelt Van de Wel. En het is belangrijk voor het ontwikkelen van diagnostische testen en mogelijk ook een behandeling. ‘Je kunt dan volgen hoe de ziekteverwekkende eiwitten zich ontwikkelen bij patiënten, bijvoorbeeld tijdens een experimentele behandeling.’ Het onderzoek is gefinancierd door verschillende verenigingen van Huntington-patiënten, die hun geld vooral krijgen van de families van patiënten en van andere donateurs.

Referentie: Mahdi Bagherpoor Helabad, Irina Matlahov, Raj Kumar, Jan O. Daldrop, Greeshma Jain, Markus Weingarth, Patrick C. A. van der Wel & Markus S. Miettinen: Integrative determination of atomic structure of mutant huntingtin exon 1 fibrils implicated in Huntington disease. Nature Communications, 30 December 2024

Iedere maand publiceert de FSE Science Newsroom een aantal korte berichten over actuele wetenschappelijke publicaties vanuit de faculteit. Hier lees je de uitgelichte publicaties van december en januari.