In 2025 werd de wetenschappelijke gemeenschap opgeschrikt door een uitzonderlijke prestatie die de grenzen van de ingenieurswetenschappen fundamenteel dreigt te herdefiniëren. Het onderzoek van Professor Martin Harmer van Lehigh University, dat zich richtte op de atomaire structuur van korrelgrenzen in keramische materialen, werd door de Falling Walls Foundation (Stichting 'Vallende Muren') erkend als een van de tien belangrijkste wetenschappelijke doorbraken wereldwijd van dat jaar. Deze ontwikkeling markeert een ware paradigmaverschuiving in de creatie van materialen, waarbij eerdere beperkingen plaatsmaken voor een dieper, fundamenteel inzicht in de materie.
Professor Harmer, die de functie bekleedt van Distinguished Professor in Materiaalwetenschap en Techniek aan Lehigh University en tevens leiding geeft aan het Presidentiële Initiatief 'Nano-human Interfaces', heeft zijn carrière gewijd aan de studie van korrelgrenzen. Dit zijn de cruciale raakvlakken waar kristallijne korrels in polykristallijne materialen samenkomen. Traditioneel werden deze grenzen beschouwd als de achilleshiel van keramiek; een zone waar defecten zich ophopen en uiteindelijk leiden tot falen of breuk. De publicaties over Harmers werk benadrukken dat het “muren doorbreekt tussen materiaalwetenschap en praktische toepassing”. Een cruciaal element van zijn succes was het in kaart brengen van de driedimensionale atomaire structuur van deze grenzen met een ongekende atomaire resolutie.
Dit ongekende detailniveau werd bereikt door de synergie van geavanceerde technieken. Hierbij speelden aberratie-gecorrigeerde scanning transmissie-elektronenmicroscopie en complexe computationele modellering een sleutelrol. Professor Harmer benadrukte dat zijn team hiermee “een routekaart heeft gecreëerd voor het ontwerpen van duurzamere en sterkere keramische producten”. De ontdekking werd mede mogelijk gemaakt door de bijdragen van internationale partners, waaronder specialisten van het Max Planck Instituut en de Shanghai University of Science and Technology. Zaoli Zhang, een collega van Harmer, merkte op dat dit werk “de deuren opent voor het nauwkeurig afstemmen van materialen op atomair niveau”, wat neerkomt op een overgang naar uiterste precisie in de constructie.
Het werk van Harmer, dat door de Falling Walls Foundation naast innovaties op het gebied van kunstmatige intelligentie en biomedische wetenschappen werd geplaatst, biedt een radicaal nieuwe benadering vergeleken met conventionele materialen zoals nikkelsuperlegeringen. Eerder onderzoek van Harmer had al aangetoond hoe korrelgrenzen getransformeerd kunnen worden tot een bron van uitzonderlijke stabiliteit en robuustheid. De praktische implementatie van deze kennis belooft hele industrieën te revolutioneren: in de lucht- en ruimtevaart kan dit leiden tot de ontwikkeling van turbinebladen die bestand zijn tegen significant hogere temperaturen, en in de elektronica tot de creatie van krachtigere halfgeleiders.
Ondanks het duidelijke potentieel wijzen marktexperts op de uitdagingen die gepaard gaan met het opschalen van de productie naar een niveau dat atomaire precisie vereist. Dit noodzaakt de implementatie van geavanceerde productiefaciliteiten en het oplossen van knelpunten in de toeleveringsketens. Desondanks fungeert deze wereldwijde erkenning als een krachtige katalysator voor verder onderzoek. Dit onderzoek zal zich richten op het harmoniseren van theoretische doorbraken met de realiteit van grootschalige productie, waardoor de weg wordt geëffend voor materialen die de technologieën van de toekomst zullen definiëren.