Onderzoek Dirk Lamoen

Abstract

In dit doctoraatsprojectvoorstel zal het redoxgedrag van geselecteerde actiniden U en Np worden onderzocht, met als doel ons begrip van hun binaire oxiden te vergroten. Het onderzoek zal zich specifiek richten op de karakterisering van vastestoftransformaties en structurele relaties op nanoschaal, beïnvloed door externe omstandigheden zoals temperatuur, zuurstof partieeldruk en vochtgehalte. Om chemisch homogene materialen te produceren zullen zowel vaste stof-monsterbereidingsroutes als meer geavanceerde vloeistof-naar vaste stof conversieroutes op basis van sol-gel chemie worden gebruikt. In-situ thermogravimetrie, calorimetrie en X-stralen diffractie zullen worden toegepast om de respons op droge en vochtige gasvormige omgevingen (oxiderend, anoxisch, reducerend en combinaties daarvan) op macroschaal te monitoren. Microscopische observaties met behulp van scan- en transmissie-elektronenmicroscopie zullen het mogelijk maken om kenmerken op micro- respectievelijk nanoschaal te onderscheiden. Om de compositie- en structuurrelaties tussen de oxidefasen te ontrafelen, zullen spectroscopische technieken zoals X-stralen absorptiespectroscopie (XAS) en meer geavanceerde diffractietechnieken zoals "selected area" elektronendiffractie en neutronendiffractie overwogen worden. Het belangrijkste type splijtstof is uraniumdioxide (UO2). Na verwijdering uit een kernreactor is de verbruikte splijtstof hoogradioactief en geeft ze een aanzienlijke hoeveelheid warmte af, waardoor een tussentijdse opslagperiode van meerdere jaren nodig is voordat verdere verwerking kan plaatsvinden. Uiteindelijk is een veilige berging nodig om de verbruikte splijtstof op een duurzame manier te beheren. Directe berging in stabiele geologische opslagplaatsen wordt door veel landen overwogen. In de meeste landen is er echter nog geen politieke beslissing genomen, wat leidt tot lange tussentijdse opslagperiodes die kunnen oplopen tot tientallen jaren. Ook tijdens deze tussentijdse opslagperiode moet de veiligheid worden gewaarborgd, en bij elke technische oplossing maakt incidentele of toevallige blootstelling van de verbruikte splijtstof aan oxiderende atmosferen deel uit van de veiligheidsbeoordelingen. Daarom is een goed begrip van de radiologische gevolgen van oxidatieve reacties van bestraald UO2 belangrijk. De respons van conventionele splijtstoffen op oxidatie en corrosie wordt voornamelijk bepaald door de fysico-chemische eigenschappen van uranium. UO2 is vrij gevoelig voor oxidatie, al bij kamertemperatuur, en onder normale atmosferische omstandigheden heeft het de neiging om te evolueren naar het thermodynamisch stabielere oxide U3O8. Deze transformatie gaat gepaard met een aanzienlijke reorganisatie van de kristalstructuur en resulteert in een volumevergroting van ongeveer 36% die schadelijk is voor de integriteit van barrières zoals de splijtstofbekleding of opslagcontainers. Er is veel onderzoek gedaan op dit gebied, omdat een breuk in de opsluiting milieukritische elementen kan blootstellen aan de biosfeer. Onderzoek naar de vorming en stabiliteit van verschillende binaire oxiden in zwaardere actinidesystemen is even belangrijk, maar deze oxidesystemen zijn nog niet in dezelfde mate gekarakteriseerd als dat van uranium. Dit is deels te wijten aan hun radioactieve aard, waardoor de behandeling aanzienlijk gecompliceerder is, en ook aan de beperkte beschikbaarheid van materialen in een voldoende zuivere vorm. Transuranen worden momenteel onderzocht op het SCK CEN in de context van een optimaal beheer van verbruikte splijtstof, maar ook voor onconventionele toepassingen zoals "nucleaire batterijen" voor ruimte-exploratie (bv. het Np-O systeem), of in nichetoepassingen zoals splijtingsdosimeters op basis van actiniden. De behandeling van deze stoffen gaat meestal gepaard met vloeistof-naar-vast conversieprocessen om oxideprecursoren of eindproducten te verkrijgen, en daarom is het van vitaal belang om hun redoxchemie te begrijpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De ontwikkeling van innovatieve materialen en technologieën van de volgende generatie, door het combineren van fysica, chemie en engineeringmethoden, zal bijdragen tot de verhoging van de levensduur en duurzaamheid van wegverhardingen. Het gebruik van koud gerecycled geschuimde funderingslaag van verhardingen trekt veel aandacht vanwege de milieu- en economische voordelen. Daarnaast vertoont het gebruik van vezels in warm asfalt, gebonden met schuimbitumen, potentieel om de mechanische eigenschappen en het hechtingsgedrag te verbeteren. In dit project worden beide technologieën gecombineerd. Ondanks deze potentiële voordelen van vezels in asfalt, is er slechts beperkte ervaring en literatuur beschikbaar over het bindingsmechanisme van de vezel-gevulde aggregaatmatrix (FIFA) dat aanwezig in dit koud gerecycled materiaal. Dit project beoogt een diepgaand inzicht te verwerven in het fysicochemische bindingsmechanisme van FIFA-mengsels, een nieuw composietmateriaal met een uniek visco-elastoplastisch gedrag dat wordt veroorzaakt door de complexe interacties tussen de mengselbestanddelen. Bovendien maakt dit project gebruik van Moleculaire Dynamica simulaties om enerzijds het adhesiemechanisme van FIFA interfaces fundamenteel in kaart te brengen, en anderzijds om de afbraak van nanostructuur door vochtinwerking en de daarbij horende onthechting van de interface te verklaren. De methode van de oppervlakte-vrije energie zal ook in dit project worden gebruikt om een betrouwbare mechanistische benadering verwerven voor de evaluatie van het vochtschademechanisme van FIFA-mengsels. De resultaten zullen naar verwachting de toekomstige selectie van optimale materiaaleigenschappen wetenschappelijk onderbouwen, rekening houdend met adhesie en vochtgevoeligheid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Mandaathouder: Barisoglu Ecem Nur

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame verhardingen en asfaltonderzoek (SuPAR)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Platinum Groep Metalen (PGM) nanodeeltjes, meer bepaald platinum, rhodium en palladium, zijn essentiële componenten in autokatalysatoren, daar zij werken als actieve sites voor katalytische reacties. Wegens de steeds strengere milieuvoorschriften neemt de vraag naar deze metalen jaarlijks toe. De schaarste van PGM's maakt efficiënte recyclage van deze metalen een zeer belangrijke kwestie. Momenteel is het smeltproces het meest gebruikte pyrometallurgische proces voor het concentreren van PGM's. Gezien de schaal van de industriële ovens en de grootte van de PGMnanodeeltjes, kan het lokale gedrag van deze deeltjes niet experimenteel in situ worden waargenomen. Het ontwikkelen van computermodellen van dit proces is daarom zeer nuttig om dit hiaat op te vullen. Dit onderzoek streeft naar de ontwikkeling van een modelleerkader dat een meerfasig faseveldmodel combineert met ab initio berekeningen om het lokale oplossingsgedrag te bestuderen van PGM-nanodeeltjes in een metallurgische slak die collectormetaaldruppels bevat. Dit modelleerkader zal gebruikt worden om het dominante oplossingsmechanisme aan het licht te brengen, wat zal leiden tot nieuwe inzichten in de effecten van pyrometallurgische procesparameters op het oplossingsgedrag van deze PGM-deeltjes. Dit is nuttig voor zowel het interpreteren van waarnemingen als het optimaliseren van bestaande industriële recyclage processen. Eens dit kader is ontwikkeld, kan het ook worden toegepast op andere metallurgische processen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Partoens Bart
• Co-promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie van de gecondenseerde materie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Materialen gebaseerd op titaniumdioxide (titania) zijn halfgeleiders met vele verscheiden toepassingen in chemische katalyse, elektrochemische sensortechnologie, voedselindustrie, energieconversie, en vele andere. Een groot deel van de toepassingen zijn gebaseerd op de vorming van een elektron en gat in de titania door absorptie van licht in het UV gebied. Dit beperkt echter heel veel praktische toepassingen, vermits zonlicht maar een beperkte UV inhoud heeft. Gekleurde titania, zoals grijze en zwarte titania, kunnen gevormd worden door thermische, chemische of sonochemische reductiemethoden. Alhoewel deze materialen zichtbaar licht absorberen, spreken studies in de vakliteratuur elkaar tegen over de activiteit van deze gekleurde materialen en de mechanismes die hiertoe leiden. Er is geen consensus over de optimale synthese paden om bepaalde gunstige materiaaleigenschappen te versterken. De grote heterogeniteit van gekleurde titania en hun syntheses gerapporteerd in de vakliteratuur verhindert het opstellen van een correlatie tussen synthese, elektronische structuur en activiteit. In de voorliggende geconcerteerde actie, zullen we de reductiecondities van poreuze titania op een gecontroleerde manier veranderen en tegelijk een veelvoud aan parameters bepalen, elektronenvallen, species die geadsorbeerd zijn aan het oppervlak, bulkdefecten, bandkloof, polymorfen en poriegroottes. We zullen de resultaten ook direct linken aan de specifieke activiteit van deze materialen. Hiertoe zullen we de capaciteit voor fotokatalytische reductie van CO2 meten en de toepasbaarheid van het materiaal als elektrodemateriaal in de elektrochemische detectie van fenolische verbindingen in water. Met deze aanpak, garanderen we dat de resultaten van de verschillende experimenten direct kunnen vergeleken en gecorreleerd worden. Dit zal toelaten om de sleutelfactoren te ontrafelen die de relatie tussen synthese, elektronische en geometrische structuur en activiteit van gekleurde titania bepalen. Deze kennis zal dan vertaald worden in optimale synthesecondities voor de hier bestudeerde toepassingen die belangrijk zijn voor duurzame chemie en ontwikkeling. Het voorliggende project maakt gebruik van de unieke complementaire expertise in de synthese, experimentele en theoretische karakterisatie en toepassingen van titaniumdioxide-gebaseerde materialen aanwezig aan de UAntwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)
• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Individuele puntdefecten in diamantkristallen zoals NV en SiV behoren tot een belangrijke klasse van kwantumsystemen aangeduid als vaste-stof qubits, intensief bestudeerd in het gebied van de kwantum metrologie en de kwantum informatie wetenschap. De aanvragers ontwikkelden recent een nieuwe techniek, de fotoëlektrisch gedetecteerde spin resonanties in diamant, die belovend is voor de ontwikkeling van nieuwe kwantumcomponenten die gekoppeld kunnen worden met halfgeleider elektronica. De fotoëlektrische uitleesmethode is gebaseerd op ladingstransities in de individuele puntdefecten. Hierin verschilt de fotoëlektrische methode van de optische detectie. In dit voorstel willen deze metode gebruiken om een nieuw type qubit in diamant- charge-state solid qubit - te realiseren, waarbij de transitie tussen verschillende ladingstoestanden van hetzelfde defect gebruikt wordt. Gecombineerd met de spin manipulaties kan dan een hybride kwantum systeem ontworpen worden. Dit voorstel is gebaseerd op de eerste resultaten die het uitlezen van de SiV ladingstoestand aantonen. Om het mechanisme van de ladingtoestand transities op te stellen zullen we gebruik maken van ab initio berekeningen. Hiermee bepalen we de energieposities van de ladingstoestanden in de bandkloof van diamant, de werkzame doorsnede voor foto-ionisatie en uiteindelijk de coherentie van het elektron transport als functie van het externe veld. We zullen de lading-qubit superpositie en de twee-qubit verstrengeling aantonen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Partoens Bart

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Computationeel modelleren is een essentieel onderdeel bij de studie van de eigenschappen van materialen. Computationeel modelleren wordt uitgebreid gebruikt bij het voorspellen en ontwikkelen van nieuwe materialen. Hiervoor is een diepgaande kennis nodig van de lokale atomaire structuur (structureel en elektronisch) en de invloed hiervan op de macroscopische eigenschappen. Hoewel in principe alle materialen kunnen beschreven worden d.m.v. de wetten van de kwantummechanica is dat in de praktijk onmogelijk. Zelfs met de krachtigste supercomputers die de dag van vandaag ter beschikking staan, zijn kwantummechanische elektronische structuurberekeningen beperkt tot een duizendtal atomen of tijden van 1 ns. Om grotere lengte- en tijdsschalen te bestuderen, worden (semi-)empirische technieken gebruikt en ontwikkeld via "multi-scale" modelleren. Overgangen tussen de verschillende schalen verkrijgt men door voor elke lengte- en tijdsschaal de gepaste computationele techniek te gebruiken. Om een diepgaand begrip te hebben van de materiaalseigenschappen is het daarom noodzakelijk om een sterke en bloeiende samenwerking te hebben tussen verschillende computationele groepen die elk hun expertise hebben met verschillende methodes.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Chirale kenmerken in metalen nanodeeltjes resulteren in chiroptische eigenschappen die van belang zijn voor veel toepassingen, zoals enantioselectieve katalyse of scheiding, chirale detectie of medicijnafgifte. Deze toepassingen komen voort uit de verschillende interacties van chirale plasmonische nanodeeltjes met links- en rechtshandig circulair gepolariseerd licht (CPL). De ontwikkeling van nanodeeltjes met complexe structuren en morfologieën is daarom een belangrijk veld binnen de nanotechnologie. De eigenschappen van chirale nanomaterialen worden meestal gekarakteriseerd door het meten van hun circulair dichroïsme (CD), dat de interactie van een ensemble van deeltjes met CPL kwantificeert. Meerdere factoren kunnen echter aan de oorsprong liggen van het opgenomen CD-signaal, zoals een spiraalvormige morfologie, chirale kenmerken in de kristallijne structuur of de aanwezigheid van chirale moleculen op of nabij het oppervlak van de chirale nanodeeltjes. Er is momenteel echter nog geen consensus hoe de verschillende factoren bijdragen. Om nanodeeltjes met op maat gemaakte chiroptische eigenschappen te verkrijgen, is het dus belangrijk om het verband tussen het CD-signaal en de morfologie van de nanodeeltjes te begrijpen. Transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) is een uitstekende techniek om de structuur van nanomaterialen te onderzoeken. Verschillende experimenten, binnen het expertisegebied van EMAT, kunnen worden uitgevoerd om de morfologie, structuur of eigenschappen van chirale nanodeeltjes te onderzoeken. Voorbeelden hiervan zijn 3D structurele karakterisering door middel van scanning elektronenmicroscopie (SEM), elektronentomografie in reële en reciproke ruimte en elektronenbundel-geïnduceerde stroommetingen (SEEBIC). Bovendien is er nog steeds discussie in het veld over de toepassing van elektronenenergieverliesspectroscopie (EELS) om chirale kenmerken van nanodeeltjes te meten. Hoewel deze technieken bij EMAT al worden ontwikkeld in het kader van andere projecten, zal hun gecombineerde toepassing op chirale nanodeeltjes nog verder ontwikkeld moeten worden. Identificatie van chirale oppervlaktefacetten is momenteel bijvoorbeeld onmogelijk vanwege een gebrek aan 3D-resolutie door elektronentomografie of SEEBIC. Visualisatie van chirale moleculen en micellen die aan de oorsprong liggen van de groei van chirale nanodeeltjes is een andere uitdaging die de ontwikkeling van lage-dosis beeldvormingstechnieken vereist, bovendien gecombineerd met in situ TEM om een relevante, vloeibare omgeving te genereren. Bovendien moeten kwantificeringsprocedures, b.v. om de mate van heliciteit te definiëren, worden ontwikkeld. Dergelijke computationele technieken, onder andere gebaseerd op het gebruik van het trainen van een neuraal netwerk en het modelleren van de verbinding tussen structuur en eigenschappen, zijn uitdagende aspecten, maar de knowhow om getalenteerde postdocs te helpen de huidige beperkingen te overwinnen, is beschikbaar binnen EMAT.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bals Sara
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Verbeeck Johan
• Mandaathouder: Mychinko Mikhail

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project geven we een atomistische beschrijving d.m.v. kwantummechanische dichtheids-functionaal-theorie berekeningen van de defecten die optreden bij de corrosie van UO2 tot U3O8. In het bijzonder bestuderen we de eigenschappen van het intermediair oxide U3O7, wat de belangrijk-ste precursor is voor de vorming van U3O8. We onderzoeken de invloed van externe factoren zo-als water en het effect van korrelgrenzen op de oxidatie van UO2. De vormingsmechanismen van U3O8 zijn essentieel voor het begrijpen van degradatie van verbruikte splijtstof onder stockage-omstandigheden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De werking van lithiumbatterijen ligt nog steeds ver beneden de vereiste drempel voor gebruik in auto's en elektriciteitsnetwerken. Dit hangt voornamelijk af van de kathode. De commercieel meest gebruikte en ontwikkelde kathode is LiCoO2, maar er is een beter alternatief in LiNixMnxCo1-2xO2 (NMC). Echter, zelfs de beste NMC heeft nog steeds slechte kinetiek en groot voltageverval bij cyclen, door veranderingen in de structuur bij laden en ontladen. Wij stellen voor de reversibiliteit van de structurele transformatie in NMC te verbeteren door de cationmigratie van de TM cationen te kopelen met redox veranderingen in het zuurstof subrooster door gerichte substitutie van de cationen. We stellen ook voor een lithiumgeleidende laag te ontwikkelen om contact te vermijden tussen de electrolyt en de cathode om verlies van zuurstof en kationen tegen te gaan en behoud van de capaciteit te bevorderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Hadermann Joke
• Co-promotor: Abakumov Artem
• Co-promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van FONSENS is nieuwe en succesvolle technologieën te ontwikkelen op het gebied van gas detectie met een hogere gevoeligheid en een superieure selectiviteit en dit aan een gereduceerde kostprijs en aan een gereduceerd energieverbruik. Dit doel zal bereikt worden door de complementaire expertises van de verschillende Europese en Russische groepen te integreren. De belangrijkste strategie binnen FONSENS om deze verhoogde performantie aan detectie te bereiken is door de ontwikkeling van nieuwe nanogestructureerde materialen. Zij laten toe om een uitgebreid bereik aan concentraties van actieve centra te controleren voor de selectieve detectie van verschillende toxische gassen. De ontwikkeling van een nieuwe generatie van gas-detectie materialen zal ondersteund worden door computationeel modelleren met ab initio DFT berekeningen en een uitgebreid gamma aan hoog-resolutie morfologische en fysico-chemische karakterisatietechnieken, inclusief (raster) transmissie-elektronenmicroscopie en elektronendiffractie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Abakumov Artem
• Co-promotor: Hadermann Joke

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project wil nagaan in welke mate zeevarenden op chemicaliëntankers blootgesteld worden aan ladingsdampen en hoe deze situatie kan verbeterd worden. Hiervoor zullen metingen in een windtunnel en CFD berekeningen de bestaande veldmetingen aanvullen. Concrete richtlijnen naar de scheepsbemanning worden opgesteld die hen moeten helpen om de verschillende ladingoperaties op een gezonde manier te kunnen uitvoeren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Mandaathouder: Govaerts Kirsten

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze Wetenschappelijke Onderzoeksgemeenschap (WOG) van het FWO-Vlaanderen heeft tot doel de samenwerking te bevorderen tussen de verschillende onderzoeksgroepen in Vlaanderen die actief zijn op het gebied van het computationeel modelleren van materialen. Daarnaast wordt er ook een samenwerking opgestart met de externe partners of wordt de bestaande samenwerking verder uitgewerkt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt de resultaten met elkaar te vergelijken en te confronteren, bekomen met twee verwante technieken voor het bekomen van structurele informatie in vaste materialen: X-straal absorptie near-edge spectroscopie (XANES) en elektron verlies near-edge spectroscopie (ELNES). Beide technieken leveren informatie op over de dichtheid van de niet-bezette niveaus in een atoom en hoe deze niveaus door de omringende atomen worden beinvloed. Beide methoden maken gebruik van andere primaire projectielen en detectie methoden zodat ze op andere lengte schalen werken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Verbeeck Johan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het hoofddoel van dit SBO project is om geavanceerde technieken voor het pragmatisch modelleren van materialen te ontwikkelen. Om de samenwerking met Flamac, waar het experimentele werk verricht wordt, en zijn industriele partners vanaf het begin van het project te stimuleren wordt er gefocusseerd op één klasse van materialen : optische dunne filmen. Deze keuze werd o.a. ingegeven door de hoge technologische relevantie en industriële interesse in Vlaanderen voor deze materialen. Bovendien zijn deze materialen belangrijk in het kader van de milieuproblematiek en verwacht men dat computationeel modelleren een toegevoegde waarde kan bieden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Partoens Bart

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project willen we d.m.v. ab initio berekeningen op systematische wijze de relatie onderzoeken tussen enerzijds de samenstelling en de structuur van zogenaamde "transparante geleidende oxides" ("transparent conducting oxides", TCO) en anderzijds hun elektronische en optische eigenschappen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Partoens Bart

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De fase-stabiliteit van Ge-Sb-Te legeringen wordt onderzocht als functie van de compositie en de temperatuur dmv. ab initio elektronische structuurberekeningen, clusterexpansies en data-mining technieken. De aanwezigheid van vacatures op het Ge/Sb subrooster wordt in rekening gebracht en voor de grondtoestand worden de optische eigenschappen onderzocht dmv. de berekening van de diëlektrische functie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project werkt rond 'een deels coherente in elastische multislice-aanpak voor de berekening van beelden voor transmissie-elektronenmicroscopie' (TEM). Beelden genomen in de elektronenmicroscoop spelen een belangrijke rol bij de studie van materialen. Vergelijking met theoretische referentieberekeningen is vaak onontbeerlijk bij een dergelijke studie, en naarmate de kwaliteit van de experimenten verbetert, worden ook de eisen voor theoretische simulaties steeds hoger. Vaak worden zogenaamde multislice-berekeningen gebruikt voor simulatie van beelden, die het specimen in dunne laagjes opdelen en het bundelelektron van laagje naar laagje laat pro-pageren. Tot nog toe ziet men echter twee dingen over het hoofd : -De traditionele multislice-berekeningen beschouwen enkel elastische interacties tussen het bundelelektron (dat het beeld vormt) en het sample. Er treden echter ook inelastische interacties op en die laten sporen na op het beeld .De Invallende bundel is geen perfecte vlakke golf en is partieel coherent. Het onbreken van die twee elementen in simulaties kan aanleiding geven tot foutieve interpretatie van experimentele resultaten. Beide tekortkomingen kunnen worden aangepakt door over te gaan naar een beschrijving in een dichtheidsmatrix- formalisme. In plaats van een golffunctie wordt dan een dichtheidsmatrix gepropageerd doorheen het specimen, wat het behoud van coherentieëffecten in de berekening toelaat. Concreet willen we de 'mixed dynamic form factor' (MDFF) van het object in een gefactoriseerde vorm berekenen met de elektronische structuurcode WIEN2k. Deze MDFF kan in een zelf te ontwikkelen multislice-toepassing gebruikt worden voor de interactie van de dichtheidsmatrix van het bundelelektron met het object. De correcties die wij daardoor bekomen ten opzichte van de traditionele, zuiver elastische multislicemethode zal vooral relevant zijn voor beelden met zeer hoge resolutie, bijvoorbeeld studies van interfaces of het in kaart brengen van concentraties van elementen op zeer kleine schaal. Merk op dat excellente ruimtelijke resolutie precies de grootste troef is van elektronenmicroscopie. Het EMAT -laboratorium bezit alle vereiste infrastructuur en competentie voor het uitvoeren van dergelijke experimenten, en werkt voortdurend op interessante, (technologisch) relevante materialen, waardoor in een later stadium van het onderzoek probleemloos boeiende toepassingen gekozen kunnen worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Dyck Dirk
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Mandaathouder: Jorissen Kevin

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De lokale (elektronische) structuur van perovskietgebaseerde grensvlakken zal computationeel onderzocht worden dmv. ab initio elektronische bandenstructuurberekeningen en de "Multiple Scattering" techniek. In het bijzonder zal de fijnstructuur van het elektronen energieverliesspectrum berekend worden en geïnterpreteerd worden in termen van de lokale (elektronische) structuur aan het grensvlak.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het geplande onderzoeksproject is een samenwerking tussen een experimentele onderzoeksgroep (EMAT . Elektronenmicroscopie voor Materiaalonderzoek) en een theoretische onderzoeksgroep (TSM, Theoretische Studie der Materie) van de Universiteit Antwerpen. Het project heeft een tweevoudig doel. In de eerste plaats zullen structuuramplitudes, Debye-Waller factoren en effecten van statische verplaatsing theoretisch berekend worden voor technologisch interessante materialen zoals bijvoorbeeld InGaAs. AIGaAs, GaAsSb. CdZnSe en CdZnS. Daarna zullen intensiteiten van gediffracteerde bundels in deze materialen gemeten en vergeleken worden met de theoretische gegevens. Op die manier streven we ernaar om betrouwbare gegevens te verschaffen voor structuuramplitudes en Debye-Waller factoren. Ons onderzoek zal de nauwkeurigheid van de bepaling van de samenstelling van ternaire halfgeleider nanostructuren verbeteren, en nauwkeurige data verstrekken voor elk kwantitatief TEM anderzoek van deze materialen. Bovendien zullen de technieken ontwikkeld voor de theoretische berekening van structuuramplitudes en Debye-Waller factoren ook kunnen toegepast worden op andere materialen. Daarom zal het onderzoek een belangrijke bijdrage leveren aan een verbeterde kwantitatieve analyse van TEM-beelden in het algemeen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het netwerk heeft tot doel een revitalisering van het actinidenonderzoek en het verzekeren van de hoogste graad van expertise in Europa door kennisverspreiding en door het verzorgen van opleidingen en training. De onderzoeksactiviteiten van de verschillende partners zullen worden samengebundeld en een sterke samenwerking tussen de laboratoria zal worden georganiseerd oa. door de uitwisseling van wetenschappers. Het netwerk beoogt het nuclair onderzoek aantrekkelijker te maken voor jonge onderzoekers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Berekenen van EELS en XAS spectra van actinide-oxiden zoals U02, PU02, Am203 d.m.v. ab initio elektronische structuurberekeningen. De berekeningen worden uitgevoerd met de LAPW methode binnen het kader van de DFT methodologie. Voor de "Exchange-Correlation" functionaal beschouwen we zowel de LDA als de LDA+U benadering om de sterke correlatie van de 5f elektronen zo goed mogelijk to beschrijven.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Om aan kwantitatieve elektronenholografie te doen is het belangrijk de gemiddelde kristalpotentiaal V0 te kennen. Deze potentiaal beschrijft de faseverschuiving van een elektron dat door een kristallijn specimen van dikte t is gegaan in vergelijking met een golf die doorheen vacuüm is gegaan. De kennis van V0 laat een nauwkeurige bepaling van de dikte t toe. We voeren ab initio berekeningen uit binnen het kader van het dichtheidsfunctionaal formalisme om V0 te bepalen voor II-VI halfgeleiders (e.g. ZnSe, CdSe, ZnS, CdS, ZnO, CdO). Daarnaast berekenen we Debye-Waller factoren voor deze materialen. Deze zijn nodig voor de kwantitatieve samenstellingsbepaling van sfaleriet-type halfgeleider heterostructuren d.m.v. de CELFA methode. CELFA vergelijkt de lokale (002) Fourier coëfficiënten van transmissieëlektronenmicroscopie beelden met (002) Fourier coëfficiënten berekend d.m.v. Bloch-golf simulaties. De lokale (002) Fourier coëfficiënten hangen sterk af van de lokale samenstelling van de heterostructuur. De nauwkeurige waarde van de Debye-Waller factoren van de halfgeleiders is nodig als inputparameter voor de Bloch-golf simulaties omdat de nauwkeurigheid van de gemeten samenstelling direct samenhangt met de nauwkeurigheid van de Debye-Waller factoren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De dynamica van C60 (C70) moleculen ingesloten in enkele-laag koolstofnanobuisjes, (C60)n@SWNT, wordt met analytische en numerieke methodes theoretisch bestudeerd. Symmetrie-aangepaste rotatorfuncties zullen opgesteld worden. Een model van de intermoleculaire potentiaal en de potentiaal met de wand wordt gegeven. De oriëntatie-afhankelijke dichtheidsverdeling en correlatiefuncties worden berekend. De mogelijkheid van een oriëntationele fase-overgang wordt onderzocht. Raman- en NMR-experimenten zullen verklaard worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Michel Karl
• Co-promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Promotor: Van Alsenoy Kris
• Mandaathouder: March Norman H.

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze Wetenschappelijke Onderzoeksgemeenschap (WOG) van het FWO-Vlaanderen verenigt verschillende onderzoeksgroepen uit Vlaanderen die actief zijn op het gebied van Density Functional Theory.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De fononen, de elastische moduli en de warmtecapaciteit van koolstofnanobuizen zullen berekend worden met empirische, semi-empirische en ab-initio methoden. Een studie van Raman-en absorptiespectra zal gemaakt worden op basis van deze aanpak.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is een aantal theoretische methoden en technieken welke gebruikt worden in verschillende domeinen van de wetenschap zoals quantumchemie, vaststoffysica en statische fysica met betrekking tot de studie van moleculen en materialen, samen te brengen in een coherent softwarepakket dat zal toelaten een brede waaier van industriële problemen te bestuderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Promotor: Van Doren Victor
• Co-promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek naar de thermoëlastische eigenschappen van amorfe polymeren (polyglycine en nylons) d.m.v. Moleculaire Dynamica en Monte Carlo simulaties. Voor deze atomistische simulaties gebruiken we empirische interatomaire interactiepotentialen. De elastische constanten (en de daaruit afgeleide moduli e.g. Young's modulus) worden bekomen uit de 'strain-strain' fluctuaties via de Parrinello-Rahman methode. Het effect van temperatuur, druk en de aanwezigheid van additieven op de elastische eigenschappen van het polymeer wordt eveneens bestudeerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het voorgestelde project zal de structurele, elastische en elektronische eigenschappen onderzoeken van MgSiO3 d,m,v, de dichtheidsfunctionaal-theorie ("density functional theory"). Het project zal in samenwerking met buitenlandse groepen gebeuren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Van Doren Victor

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Microscopische studie van ferroelectrische en structurele eigenschappen in mengkristallen. Faseovergangen en glastoestanden in nitrieten en perovskieten. Dielectrische eigenschappen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Michel Karl
• Mandaathouder: Lamoen Dirk

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject