‘Met een moleculaire borstel, opgebouwd uit polymeren, die je vastzet op het oppervlak kun je tal van voorwerpen lange tijd schoon houden.’ Als die borstel van nano-proporties na verloop van tijd toch vuil wordt, kun je hem chemisch verwijderen, aldus De Vos, die op 16 september promoveert. Hij verwacht dat moleculaire borstels onder meer toegepast kunnen worden op industriële filters, contactlenzen en medische apparatuur.

De Vos gebruikte voor zijn anti-vuil-coating een polyethyleenoxide(PEO)-polymeer. Een voor de hand liggende keuze omdat PEO veilig is en al tal van toepassingen kent, onder meer in tandpasta en voedingsmiddelen. ‘Dit polymeer kun je met één kant aan een oppervlak laten hechten, het vrije eind neemt dan een bolvorm aan zodat je een bolletje op een steel krijgt’, legt de Vos uit. ‘Als je steeds meer polymeren op het oppervlak laat hechten, komen ze uiteindelijk zo dicht tegen elkaar aan, dat het vrije uiteinde gedwongen wordt zich uit te strekken.’ De dichtheid van de polymeren is dan zo hoog dat vuildeeltjes het oppervlak niet kunnen bereiken. Die deeltjes drukken de polymeren, die als een soort veer reageren, in elkaar en uiteindelijk schieten die het vuildeeltje weer terug. ‘De borstel werkt dus als een soort trampoline die het vuil weghoudt’, verklaart De Vos.

Afritsbaar
Dit principe is al enkele decennia bekend. De Vos vond echter een oplossing voor het probleem dat de borstel na verloop van tijd toch vuil wordt en zijn werking verliest. Hij bedacht het concept van de afritsbare borstel. ‘Je laat een geheel negatief geladen polymeer hechten aan het oppervlak dat schoon moet blijven. Vervolgens voeg je een andere polymeer toe die aan één kant positief geladen is; de andere kant is neutraal en tevens in water oplosbaar. Het positief geladen uiteinde zal zich hechten aan de negatieve lading van de vastgehechte polymeer.’ Zo krijg je een polymeerborstel op basis van elektrische lading. Als de borstel vervuild raakt, kun je de ladingscontacten verbreken door de zuurgraad van de oplossing te veranderen of door zout toe te voegen. ‘Je ritst de oude borstel er als het ware af ’, aldus de promovendus. Toepassingen zullen nog wel even op zich laten wachten. De Vos: ‘Polymeerborstels worden al gebruikt bij sommige contactlenzen, maar voordat mijn rits-borstel daarvoor gebruikt gaat worden, zijn we een aantal jaren verder.’

Polymeren
Polymeren, lange ketens van aan elkaar gekoppelde moleculen, zijn niet meer uit onze maatschappij weg te denken. Ze vormen onder meer de basis voor plastics, siliconen, en verf. Maar ook in de natuur zijn polymeren, waaronder rubber en DNA, niet weg te denken. Polyethyleenoxide (PEO), een lange keten van ethyleenoxide-moleculen, is één van de belangrijkste industriële polymeren. De fysische eigenschappen, zoals de stroperigheid van deze stof zijn sterk afhankelijk van de lengte en de vertakkingen van de ethyleenoxide-keten, maar chemisch zijn de diverse PEO-polymeren identiek.