Binnen de materiaalwetenschappen is Kees Hummelen een van ’s werelds meest geciteerde onderzoekers. Met als voornaamste specialiteit ‘plastic’ zonnecellen en buckyballs. ‘Nanotechnologie? Het zijn toch gewoon moleculen?’

Don’t try this at home’, waarschuwt Kees Hummelen (net 62) als hij over zijn carrière vertelt. Hoogleraar in Groningen werd hij immers niet via een klassieke tenure track, maar meer dankzij een combinatie van genialiteit, zin voor avontuur en nu en dan een beetje mazzel.

Hij noemt zich chemicus in hart en nieren, maar doet vooral zaken met fysici. Voor FOM leidt hij sinds 2011 in Groningen de focusgroup next generation photovoltaics, met een budget van € 10 miljoen. ‘Eigenlijk is het een materialenonderzoekprogramma, we zoeken nieuwe organische halfgeleiders met significant verhoogde diëlektrische constante. Simpel te vertellen, lastig om te doen. Ik vind het ongelofelijk leuk dat we disciplines echt volledig integreren. Theoretische natuurkundemodellen, kwantumchemie, synthese, spectroscopie en devices, alles door elkaar heen. Zo hopen we organische zonnecellen een huppel te laten maken over de grens van 12 % rendement waar we nu al een tijdje tegenaan hangen.’

Begin 2012 zei je: in 2020 moeten we 15 % rendement hebben, 20 jaar levensduur en 25 cent per wattpiek. Ga je het halen?

‘Iets beloven doe je nooit bij wetenschappelijk onderzoek, vooral niet als het fundamenteel is. Al is er echt wel een kans dat we het halen. In een paper hebben we keihard geclaimd dat een organische zonnecel net zo goed kan zijn als de theoretische limiet voor een anorganische cel, dus 32 % rendement voor een enkele cel en meer als je stapelt. Maar ik denk dat het met de huidige materialen niet gaat lukken. Punt. Vandaar dat we materialenonderzoek doen.’

Je waarschuwde toen dat Nederland anders achterop zou raken.

‘Ik wist nog niet hoe hard de economische crisis ging toeslaan. Vooral bij de meest innovatieve bedrijven is enorm veel kapotgegaan. Ook lopen we vertraging op, omdat onderzoekers als een kudde schapen achter de perovskieten aan rennen. Als ze mij vragen waarom ik niet meedoe zeg ik: hallo, ik ben organisch chemicus.

Er zijn wat problemen met die perovskieten die lastig zijn op te lossen. Binnenkort zullen veel groepen zeggen: dit was leuk, maar niet zaligmakend.’

Ooit beweerde je dat je toekomstige zonnecellen na gebruik kunt opeten.

‘Het is heel vanzelfsprekend dat materialen met een hoge diëlektrische constante een stuk polairder worden. Zonnecellen maken in water zien we sowieso als vergroening van de elektronica. Dan ga je misschien naar biochemische processen, en dan kom je in de richting van eetbaar. Maar zo’n zonnecel moet liefst dertig jaar stabiel zijn en eetbaarheid is dan niet de meest natuurlijke eigenschap. Het gaat meer om het beeld. We gaan naar triple green materialen: je maakt het groen, het maakt groene energie en daarna is het recycleerbaar.’

In 1971 speelde dat nog niet, waarom ging je toen chemie studeren?

‘Vanaf mijn achtste wilde ik astronaut worden. Mijn ouders zeiden dat ik dan vliegtuigbouw moest doen in Delft. Daar was ik in één dag genezen: lokalen die vol stonden met formules en geen meid te bekennen. Maar ik was altijd raketten aan het bouwen, en bommen. In de kelder, onder de keuken, had ik mijn laboratorium. Dus werd het scheikunde, hier in Groningen.’

Dat was midden in de hippietijd.

‘Ja, ik heb het hele eerste jaar moeten overdoen. Ik ging het pas leuk vinden in het derde jaar, toen ik samen met Bert Meijer in het lab van Hans Wijnberg terechtkwam. Ik moest een oxidatie doen van ethylbenzeen naar fenylazijnzuur, daar was een publicatie over. Wijnberg zag onmiddellijk dat het businesswise van enorme betekenis was, want je kunt zo ook een zijgroepje aan penicilline maken. Maar het lukte niet, lukte niet, lukte niet... Later bleek het artikel gerectificeerd, er klopte niets van. Ik had meteen geleerd dat ook een professor het helemaal fout kan hebben.’

Promoveren deed je ook bij Wijnberg.

‘In zijn lab was een stabiel lichtgevend molecuul ontwikkeld, een dioxetaan. Hang het ergens aan, was de opdracht. Hij zei niet eens eiwit, dat bedacht ik zelf.

Het werd een tienjarig project. Fout numero één in mijn carrière: ik ben na mijn promotie gebleven en heb het nog vijf jaar begeleid. Uiteindelijk zaten er acht mensen op, had ik octrooien aangevraagd en reisde de halve wereld rond om het te verkopen. Maar na die vijf jaar hield het op, we lieten ons uit de race drukken. Dat was voor mij een heel harde leerschool. Ik was zo teleurgesteld dat ik helemaal stopte met wetenschap en in de muziek ging, dat was altijd al mijn hobby.’

Maar na een tijdlang optreden met een jazzband ging het toch weer kriebelen.

‘Ik merkte dat ik niet gelukkig werd. Ik miste het onderzoek, het enige dat ik ooit leuk heb gevonden aan de opleiding scheikunde. Maar ik was 39, ik had lang haar, had een arbeidsconflictje met Wijnberg achter de rug, dus in Nederland was ik afgeschreven.

Het mooie van de VS is dat dat daar helemaal geen rol speelt. Ik kon als postdoc aan de slag bij Fred Wudl aan de UC Santa Barbara. Dat was voor mij echt de grote sprong, en die is waanzinnig goed uitgepakt. Toen ik na twee jaar terugkwam, heb ik mijn gram op enkele collega’s gehaald door te vragen hoeveel Nature- en Science-papers zij in die tijd hadden gepubliceerd.’

Het begin van je affaire met buckyballs.

‘Er zat voor mij een Nederlandse postdoc, Rint Sijbesma, en die had de eerste in water oplosbare fullerenen gemaakt. C60-derivaten als hiv-remmer, dat was in 1994 heel erg hot. Wudl stelde voor dat ik varianten zocht met een hogere activiteit. En ik zei ooooh, ik weet wel hoe dat moet. In plaats van dioxetanen ga ik buckyballs functionaliseren. Aan de ene kant een lekker algemene actieve groep, zoals een hydroxysuccinimide-ester, en aan de andere kant een benzeenring voor synthetische convenience. Wat ik nu heb beschreven is het rational design van het molecuul dat wereldberoemd is geworden onder de naam PCBM. Fenyl-C61-boterzuur methylester.’

Hoe belandt een hiv-remmer in een zonnecel?

‘De combinatie van de groepen van Wudl en Alan Heeger was wereldberoemd vanwege organische elektronica, het hiv-werk hoorde er eigenlijk niet. Ze hadden een revolutionaire zonnecel bedacht met een mengsel van geleidende polymeren en buckyballs, maar het mengen lukte niet goed. Toen stak ik mijn hand op en zei: ik heb hier een stofje. Het leverde een Science-publicatie op die nog altijd ons aller toppaper is, met ruim vijfduizend citaties. En al die natuurkundigen kwamen vragen of ze wat van mijn spul mochten lenen.’

Maar daarna had je nog steeds lang haar en geen werk.

‘Bert Meijer, die inmiddels hoogleraar was in Eindhoven, introduceerde me bij Novem (nu AgentschapNL, red.), dat me direct een korte freelanceopdracht gaf. Er volgden projecten van steeds een jaar. Uiteindelijk, ik was weer terug in Groningen, kreeg ik van Novem een vijfjarig project binnen de toenmalige EET-subsidieregeling. De RUG moest mij daarvoor wel in vaste dienst nemen, en zo werd ik universitair hoofddocent. Heel kort daarna kwam het eerste dieptestrategiegeld binnen voor wat nu het Zernike Institute for Advanced Materials is, en daarvan konden onder meer twee hoogleraren worden aangesteld. Tegen mij werd gezegd: daar moet je wel op solliciteren, hoor. Nou, dat heb ik gedaan.’

Daarnaast ben je ’s werelds grootste PCBM-producent.

‘Als postdoc maakte ik al hele potjes met fullereenderivaten, en in Groningen werd dat mijn bijdrage aan het zonnecelonderzoek. Andere groepen wilden ook PCBM’s hebben. Eerst gaf ik ze weg en publiceerden we er samen over, tot ik zei: dit kan niet langer. Als werkgroep aan de universiteit gingen we ze verkopen, we verdienden er leuk aan en kochten er apparatuur en zo voor. Tot ook dát weer uit de hand liep. Uiteindelijk hebben we in 2005 Solenne opgericht. We zijn nu met zeven man bezig en werken op kilogramschaal.’

Je experimenteert ook met huidverzorging?

‘We noemen het een ‘cosmoceutical’. Je kunt fullerenen beschouwen als antioxidanten en veel huidproblemen worden veroorzaakt door oxidatieve stress. Eerst probeerden we iets PCBM-achtigs en later hebben wij dat doorontwikkeld tot wat we nu hebben, oxofulleram. Een derivaat dat op de goede plaats op de celwanden gaat zitten, niet te snel de bloedbaan in gaat en nauwelijks singletzuurstof produceert.

We verkopen het op heel kleine schaal. Ik ken heel veel mensen die er razendenthousiast over zijn, en maar één die denkt dat hij er allergisch voor is. Het is toegelaten voor gebruik op de huid, nog niet als medicijn, maar daar doen we samen met het UMCG wel onderzoek naar.’

Is het niet een beetje eng?

‘Mensen zijn bang voor nanodeeltjes, die associëren ze met asbest. Ik geloof ook wel dat nanobuisjes schadelijk zijn, maar dat is echt iets anders. Nederland hanteert de definitie dat iets dat in water oplost, geen nanodeeltje is. Dus eiwitten zijn het niet. Al zijn er zat die niet oplosbaar zijn, dus als je even doordenkt voel je dat het nergens op slaat. Een buckyball, is dat nanotechnologie? Het is toch gewoon een molecuul?’