‘Ik ben altijd geïnteresseerd geweest in chemische reacties’, begint Jana Roithová (46). En dan bedoelt ze niet dat ze graag tuurt naar glaswerk, maar dat ze exact wil weten wat daar op moleculaire schaal in gebeurt. Door elektrosprayionisatie-massaspectrometrie (ESI-MS) te combineren met infraroodspectrometrie en diverse andere technieken, aangevuld met theoretische berekeningen, identificeert ze de tussenproducten die tijdens zo’n reactie ontstaan en normaal gesproken vrijwel meteen weer doorreageren. Zo krijgt ze zicht op de intermediairen die de ware sleutel zijn tot katalytische reacties.

‘Met single ion technieken kun je uiterst reactieve dingen onderscheiden’

Ze ontwikkelde hiervoor een techniek die ze ISORI heeft gedoopt. Het idee is dat je met ESI-MS alle aanwezige componenten, voor zover ze verschillende massa’s hebben, één voor één isoleert uit het reactiemengsel. In geïoniseerde toestand ‘bevries’ je ze in een heliumgekoelde ion trap, die zelfs de meest reactieve dingen lang genoeg intact laat om ze nader te kunnen bestuderen. Zo kom je aan informatie die niet uit een massaspectrum valt te halen, zoals de locaties van functionele groepen en – bij fotokatalyse – welk intermediair precies de fotonen absorbeert.

Recent wist Roithová zo de werking van lanthanidetriflaten als katalysator te ontsluieren, wat aanknopingspunten biedt voor de optimalisatie van dat proces. Ook bevestigde haar groep het vermoeden dat organogoudcomplexen worden gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen H-N en dat goud. En ze bewees dat die goudionen, als ze de additie van water aan een alkyn katalyseren, dat op hun eentje doen. Complexen met twéé goudkernen vormen zich ook, maar presteren heel weinig.

Onlangs liet de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen haar toe als lid, met lof voor haar onderzoek én voor haar rol als gedreven docent en veelgevraagd spreker. Voor Roithová betekent dat wellicht meer dan voor de gemiddelde autochtoon. Ze ziet er namelijk het bewijs in dat ze, als buitenlander en als vrouw, volledig wordt geaccepteerd door haar collega’s.

Je liet al vaker doorschemeren dat je voor inclusiviteit niet in Tsjechië moet zijn.

‘Vrouwen hebben het nergens makkelijk, maar daar loop je echt elke dag tegen seksisme op. Toen ik zwanger werd, gingen ze er meteen vanuit dat ze me voorgoed konden afschrijven voor de wetenschap. Ik heb tien, vijftien jaar geprobeerd er iets aan te veranderen. Maar uiteindelijk dacht ik: het is genoeg zo, laat een ander het maar voortzetten. In Nederland voel ik me echt welkom. Ik spreek de taal nu een beetje, maar als ik iets niet begrijp, is iedereen meteen bereid om het in het Engels uit te leggen. Veel Tsjechen houden vast aan hun eigen taal om te voorkomen dat een buitenlander meeluistert.’

‘Na tien, vijftien jaar geprobeerd te hebben iets aan het seksisme te veranderen, dacht ik: het is genoeg zo, laat een ander het maar voortzetten’

Hoe ben je eigenlijk op je huidige spoor beland?

‘Ik heb altijd alles tot in detail willen begrijpen. Ik studeerde organische chemie, maar ik was minder geïnteresseerd in synthetiseren dan in de onderliggende mechanismes. Eerst stortte ik me daarom op de theoretische chemie, als voor de hand liggende manier om dingen te doorgronden. Maar na een jaar of drie realiseerde ik me dat experimenteren ook voordelen heeft. Theoretische ideeën komen in principe voort uit kennis die je al hebt. Je vindt alleen dingen uit waar je van tevoren al een vermoeden had. Experimenten kunnen resultaten opleveren die je nooit zou hebben bedacht.’

Er moeten meer manieren zijn om reactiemechanismes te bestuderen. Waarom koos je voor MS?

‘Zoals zo vaak, was dat meer een kwestie van hoe de dingen liepen. Tijdens mijn studie raakte ik al geïnteresseerd in onderzoek naar reactiemechanismes. Maar in Praag had je niet zo veel echt goede wetenschappers om bij te promoveren. Ik koos degene die het meest succesvol was, wijlen Zdeněk Herman. Die hield zich bezig met moleculaire dynamica: bundels ionen en moleculen laten botsen en uit de richtingen, waarin ze zich verstrooiden, informatie ontlenen over de manier waarop ze met elkaar reageerden. Dat was heel erg fysische chemie, bijna chemische fysica. Na afloop besloot ik dat ik toch de voorkeur gaf aan de organische chemie. De dichtstbijzijnde postdocplek was bij Helmut Schwarz in Berlijn, en die werkte met MS en ionen in de gasfase.’

Dat blijkt een gelukkige combinatie.

‘Ionen kun je manipuleren met elektromagnetische velden. Zodra je een molecuul hebt geïoniseerd, kun je er mee doen wat je wilt. Je kunt een potentiaal aanleggen waarin ze blijven hangen. Als ze eenmaal vastliggen, kun je ze bewerken met lasers. En je kunt ze analyseren met IR, UV/Vis of een andere spectroscopische techniek.’

‘Na een jaar of drie theoretische chemie realiseerde ik me dat experimenteren ook voordelen heeft’

U hebt het vaak over single ions. Is het er echt telkens één tegelijk?

‘Nou, in de praktijk kunnen het honderd of duizend ionen zijn, maar wel dezelfde. Zo kun je uiterst reactieve dingen onderscheiden. Als je op de traditionele manier een spectrum opneemt van alles wat er op dat moment aanwezig is in je glaswerk, overheersen de signalen van de meest voorkomende moleculen al het andere.’

Ik begreep dat helium daarbij meer dan één rol kan vervullen.

‘Ten eerste kun je je ionen vertragen door ze op heliumatomen te laten botsen. Maar als een ion echt heel sterk is afgekoeld, tussen de 3 en 4 K, dan kan helium zich er ook aan hechten. Zo kun je zien of zo’n ion fotochemisch actief is. Zodra het straling absorbeert, warmt het op en het helium laat weer los. Dat massaverlies kun je dan weer vaststellen met de MS.’

Hoe kom je op zo’n idee?

‘Dat je zou kunnen labelen met helium, is al bedacht in de jaren zeventig. Alleen was het toen nog moeilijk uitvoerbaar. Later zijn ion traps ontwikkeld, en ideeën om ionen af te koelen. Op een gegeven moment lag alles klaar en hoefden we het alleen nog aan elkaar te zetten. Ik had het geluk dat ik mocht samenwerken met Dieter Gerlich, die zijn hele leven aan ion traps heeft gewerkt.’

Wat zijn je plannen voor de toekomst?

‘Ik denk dat machine learning en kunstmatige intelligentie een grote rol gaan spelen. Je kunt het combineren met MS om processen heel snel te monitoren, miljoenen data te genereren en daar nuttige informatie uit te halen. Recent heeft NWO me een Vici-grant toegekend, en ik heb een hoop nieuwe mensen in mijn groep. We werken aan een geheel nieuwe onderzoekslijn; ik kan er nog niets over zeggen maar het is heel uitdagend.’