Onderzoek Annick De Backer

Abstract

Om de relatie tussen de structuur en eigenschappen van materialen te begrijpen, is het belangrijk om structuurparameters, zoals de atoomposities, het atoomtype en het aantal atomen, te bepalen met hoge precisie en nauwkeurigheid. Het startpunt van een kwantitatieve analyse is de beschikbaarheid van een correct fysisch model dat afhangt van deze structuurparameters. Mijn onderzoek focust op de kwantificering van deze structuurparameters op basis van atomaire resolutie elektronenmicrocopiebeelden

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Backer Annick

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van mijn project is om een krachtige methode te ontwikkelen om te evolueren naar een vierdimensionale (4D=3D+tijd) kwantificering van nanostructuren van willekeurige vorm, grootte en atoomtype op atomaire schaal. Hiervoor zullen nieuwe kwantitatieve meetmethoden worden gecombineerd met aberratie-gecorrigeerde rastertransmissie-elektronenmicroscopie (STEM). Kwantitatieve 3D karakterisering van nanostructuren kan tegenwoordig vrij routinematig worden bereikt met hoge betrouwbaarheid voor modelsystemen met 1 type chemisch element. Ook voor sommige heteronanostructuren is een 3D visualisatie op atomaire schaal mogelijk met moderne STEM. Kwantificering met hoge precisie vereist echter vaak een nauwgezette analyse met behulp van geavanceerde methoden. Dit bemoeilijkt high-throughput analyses die steeds belangrijker worden voor de studie van dynamische processen. In dit project zal de initiatie van real-time beeldsimulaties een grote stap voorwaarts zijn voor de 4D-karakterisering van nanomaterialen. Deze zeer uitdagende en innovatieve doelstelling zal worden bereikt door deep learning architecturen in kwantitatieve STEM te introduceren. Deze unieke aanpak maakt het mogelijk om real-time beeldsimulaties te ontwikkelen met behulp van een volledig fysische beschrijving van de experimentele intensiteiten. De resultaten van dit project leveren de benodigde input voor het begrijpen en voorspellen van eigenschappen in complexe nanostructuren en hun dynamische processen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Aert Sandra
• Mandaathouder: De Backer Annick

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De eigenschappen van nanomaterialen worden bepaald door hun driedimensionale (3D) atomaire structuur. Tegenwoordig bestaan er kwantitatieve methoden die toelaten om de 3D atomaire structuurinformatie te achterhalen op basis van tweedimensionale (2D) raster transmissie-elektronenmicroscopie (STEM) beelden van materialen die een hoge elektronendosis kunnen weerstaan. Het doel van dit project is om kwantitatieve methoden te ontwikkelen die toelaat atoomposities, atoomtypes en aantal atomen te schatten op basis van 2D STEM beelden opgenomen met een lage elektronendosis.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Aert Sandra
• Co-promotor: De Backer Annick
• Mandaathouder: De wael Annelies

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De eigenschappen van nanomaterialen worden bepaald door hun driedimensionale (3D) atomaire structuur. Tegenwoordig bestaan er kwantitatieve methoden die toelaten om de 3D atomaire structuurinformatie te achterhalen op basis van tweedimensionale (2D) raster transmissie-elektronenmicroscopie (STEM) beelden van materialen die een hoge elektronendosis kunnen weerstaan. Het doel van dit project is om kwantitatieve methoden te ontwikkelen die toelaat atoomposities, atoomtypes en aantal atomen te schatten op basis van 2D STEM beelden opgenomen met een lage elektronendosis.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Aert Sandra
• Co-promotor: De Backer Annick
• Mandaathouder: De wael Annelies

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is om een nieuwe methode te ontwikkelen en uit te werken waarmee de structuur van nanodeeltjes bestaande uit gemengde elementen ontrafeld kan worden op atomaire schaal in drie dimensies (3D). Hiervoor zullen baanbrekende kwantitatieve meettechnieken worden gecombineerd met aberratiegecorrigeerde scanning transmissie elektronenmicroscopie (STEM). Tegenwoordig is het mogelijk om een visualisatie op atomaire schaal in 3D te bekomen voor modelsystemen bestaand uit 1 atoomtype met state-of-the-art STEM technieken. Hiervoor is het tellen van het aantal atomen in elke geprojecteerde atoomkolom erg nuttig. Een precieze bepaling van de 3D atomaire structuur voor hetero-nanostructuren is echter beperkt door het gebrek aan kwantitatieve methoden waarmee gemengde elementen afzonderlijk gekarakteriseerd kunnen worden. In dit project zal het tellen van het aantal atomen uitgevoerd worden voor technologisch belangrijke nanostructuren die complexer zijn dan de modelsystemen, waaronder systemen bestaande uit atomen met een naburig atoomnummer Z zoals Pt-Au, Fe-Co, and Ge-Ga-As. Het doel is om kwantitatief het aantal atomen en het atoomtype van nanostructuren bestaande uit gemengde elementen atoomsgewijs te karakteriseren in 3D. Deze uiterst uitdagende doelstelling zal behaald worden met behulp van een unieke werkwijze: het gebruik van fysische modellen zal gecombineerd worden met geavanceerde statistische methoden. Het resultaat van dit project zal de noodzakelijke inbreng opleveren om complexe hetero-nanostructuren te begrijpen en de eigenschappen van deze materialen te voorspellen, en zal bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe nanomaterialen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Aert Sandra
• Co-promotor: Van Tendeloo Staf
• Mandaathouder: De Backer Annick

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is om precieze metingen te bekomen voor ongekende structuurparameters met behulp van kwantitatieve transmissie-elektronenmicroscopie. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van statistische parameterschattingstheorie, wat een signifcante verbetering voor de nauwkeurigheid en precisie moet opleveren in vergelijking met de conventionele interpretatie van beelden. Het uitgangspunt van statistische parameterschattingstheorie is de beschikbaarheid van een fysisch parametrisch model dat de verwachtingswaarden van experimentele metingen beschrijft. De focus ligt op het bepalen van atoomposities met picometerprecisie voor zowel zware als lichte atoomtypes, de analyse van de chemische samenstelling en de detectie van individuele atomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Aert Sandra
• Mandaathouder: De Backer Annick

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is om precieze metingen te bekomen voor ongekende structuurparameters met behulp van kwantitatieve transmissie-elektronenmicroscopie. Hiervoor wordt gebruikgemaakt van statistische parameterschattingstheorie, wat een signifcante verbetering voor de nauwkeurigheid en precisie moet opleveren in vergelijking met de conventionele interpretatie van beelden. Het uitgangspunt van statistische parameterschattingstheorie is de beschikbaarheid van een fysisch parametrisch model dat de verwachtingswaarden van experimentele metingen beschrijft. De focus ligt op het bepalen van atoomposities met picometerprecisie voor zowel zware als lichte atoomtypes, de analyse van de chemische samenstelling en de detectie van individuele atomen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Aert Sandra
• Mandaathouder: De Backer Annick

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject