Onderzoek Hugo Kleikamp

Abstract

Het bereiken van duurzaamheid en circulariteit in de elektronica is een grote maatschappelijke uitdaging die dringend actie vereist. De productie van elektrische componenten is energie-intensief en belastend voor het milieu en de hulpbronnen. E-waste vertegenwoordigt 's werelds grootste groeiende afvalstroom en neemt toe door het "Internet of Things". Microbieel geproduceerde, biogebaseerde elektronica biedt een veelbelovend duurzaam alternatief, dat kan worden geproduceerd uit hernieuwbare grondstoffen, een betere biologische afbraak biedt en uitgebreid kan worden afgestemd met genetische of chemische modificaties. Kabelbacteriën zijn een unieke klasse van in het sediment levende, sulfaatoxiderende microben, waarvan de levensstijl volledig is geëvolueerd rond geleidbaarheid over lange afstanden (cm-schaal). Van de geleidende materialen in de biologie vertonen de geleidende kernen in de periplasmatische vezels van kabelbacteriën veruit de hoogste geleidbaarheid en zouden een primair uitgangspunt moeten vormen voor het ontwerp van de bio-elektronica. Afgezien van voorlopige modellen over de vezelstructuur is er weinig bekend over de moleculaire basis en het mechanisme achter hun geleidbaarheid, die lijkt te draaien rond een geheel nieuwe Ni/S-cofactor. Om het mechanisme achter deze opmerkelijke biologische geleidbaarheid te begrijpen, wil ReNiStor (Responsible electronics from Nickel Sulphur cofactor) de moleculaire samenstelling van de nieuwe cofactor onderzoeken, evenals de coördinatiechemie en de oxidatietoestand ervan. Door orthogonale hoogwaardige spectroscopische technieken, massaspectrometrische methoden en chemische beeldvorming te integreren, zal de identiteit van het geleidende molecuul en zijn rol in de vezels worden geanalyseerd, zodat het vervolgens in vitro kan worden geproduceerd of een sjabloon kan vormen voor het ontwerp van nieuwe biomoleculen. Deze innovatie zal de weg vrijmaken voor elektronica om de essentiële transitie te maken van de op fossiele brandstoffen gebaseerde naar de biogebaseerde economie, waardoor radicaal nieuwe productie- en recyclingroutes mogelijk worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Mandaathouder: Kleikamp Hugo

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject