Op weg naar een gouden standaard

In de kwantummechanica bestuderen fysici de eigenschappen van materialen op atomaire schaal. Een manier om daar vat op te krijgen is de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT). Die beschrijft materialen aan de hand van de dichtheid van de elektronen. ‘Om die theorie in een computerprogramma te implementeren, gebruiken we zogeheten DFT-codes’, vertelt natuurkundig ingenieur Kurt Lejaeghere (UGent). ‘De codes vereenvoudigen de berekening, waardoor je programma niet al te zwaar wordt. Dat is nodig, maar het zorgt tegelijk voor een probleem. Afhankelijk van de code die je gebruikt, kunnen de resultaten van je berekening verschillen. Tot voor kort maakte geen enkele gebruiker zich daar druk om. Nochtans gaat het om de geloofwaardigheid van je onderzoek. Waar sta je als je resultaten niet reproduceerbaar zijn?’

Virtueel rond de tafel
DFT-codes worden al meer dan veertig jaar gebruikt. De ontwikkelaars waren zich van meet af aan bewust van de foutenmarges, maar pas de laatste vijftien jaar zijn ze erin geslaagd die sterk te verkleinen. ‘Tijdens mijn onderzoek ontdekte ik dat de resultaten bij recente codes onderling goed overeenkomen. Maar het probleem komt wel nog voor bij oudere codes, en die zijn nog steeds ruim beschikbaar.’ Waarom een onderzoeker die nog zou gebruiken? ‘Voor de consistentie. Bij een langlopende studie kun je niet zomaar van aanpak veranderen’, zegt Lejaeghere. ‘Verder gaat het met de oude manier soms ook sneller, omdat je minder zware berekeningen nodig hebt. Het maakt je resultaten wel heel wat minder nauwkeurig.’

Lejaegheres pionierswerk zal in het gedrag van codeerders en gebruikers moeten doorsijpelen. Maar een deel van de impact is nu al voelbaar. In de eerste plaats gaan de codes erop vooruit. ‘68 internationale experts en ikzelf hebben vijftien codes en veertig potentialen onder de loep genomen. In een aantal van de codes detecteerden we bugs die de ontwikkelaars zelf nog niet hadden ontdekt’, vertelt Lejaeghere. ‘Nog belangrijker is dat we de ontwikkelaars voor het eerst samen rond de tafel hebben gekregen (lacht). Virtueel dan toch. Op die manier hebben we ervoor gezorgd dat alle nieuwe codes nu dezelfde kwaliteitsstandaard hanteren.’

Mierenneuken
Ook de gebruikers van de DFT-codes lijken klaar voor een mentaliteitsswitch. Lejaeghere: ‘Ik merk dat ons onderzoek al in veel papers wordt geciteerd. Door ons universele controlemechanisme te gebruiken en te citeren, toont een onderzoeker dat hij waarde hecht aan de reproduceerbaarheid van zijn werk. In heel wat wetenschappelijke disciplines geldt dat als een absoluut basisprincipe.’

Lejaeghere kreeg een FWO-beurs om zijn onderzoek verder te zetten. De komende jaren hoopt hij nog meer codes en potentialen aan dezelfde maatstaven te onderwerpen. ‘Ik wil een databank aanleggen die zo uitgebreid is dat ze de gouden standaard wordt voor elke DFT-gebruiker. Of sommige collega’s zijn werk geen mierenneukerij vinden? ‘Dan wel mierenneukerij ten dienste van de wetenschap. En het heeft me een artikel in Science opgebracht.’ Dat, en een nominatie voor de Eos Pipet.

Bio

Kurt Lejaeghere studeerde in 2010 af als natuurkundig ingenieur aan de Universiteit Gent, waar hij vier jaar later ook promoveerde. Na twee passages als onderzoeker aan de Universiteit van Wenen keerde hij terug naar Gent, waar hij actief is als postdoctoraal onderzoeker aan het Centrum voor Moleculaire Modellering.

Kurt is genomineerd voor de Eos Pipet 2016, onze bekroning voor de meest beloftevolle jonge wetenschapper.