Driedimensionale studie van de atomaire structuur van MOFs via in situ transmissie-elektronenmicroscopie om diffusie- en degradatiemechanismes te begrijpen. 01/11/2021 - 31/10/2025

Abstract

"Metal-organic frameworks" (MOFs) zijn poreuze kristallijne materialen waarvan de samenstelling flexibel kan worden aangepast. Hun uitstekende eigenschappen zijn belangrijk voor energieopslag, gasadsorptie en -scheiding, katalyse, medicijnafgifte, etc. Er zijn echter nog veel open vragen over hun structuur en de interacties met de omgeving, die enkel beantwoord kunnen worden met in situ transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) op atomair niveau. Helaas zijn deze experimenten door de gevoeligheid voor de elektronenbundel erg uitdagend of zelfs onmogelijk wanneer driedimensionale (3D) beeldvorming vereist is. De combinatie van geavanceerde TEM en 3D reconstructie algoritmes vormt een baanbrekende aanpak om de 3D structuur van MOFs te bestuderen onder realistische omgevingscondities. Visualisatie van de MOF structuur, incl. defecten en interfaces bij hoge temperatuur en in een gas is zeer uitdagend, maar zal leiden tot nieuwe inzichten omdat afwijkingen van een perfecte structuur cruciale impact hebben op de eigenschappen. Bovendien zullen mijn doelstellingen toelaten om de fundamentele redenen voor degradatie (door vocht en/of temperatuur) van MOFs op atomair niveau te begrijpen. Mijn project zal daarom de basis vormen voor een verdere optimalisatie van MOFs. De nieuwe methodologieën die ik zal ontwikkelen zullen bovendien toelaten om een brede klasse van nanomaterialen te onderzoeken die tot dusver niet door TEM konden worden bestudeerd vanwege de gevoeligheid van de bundel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject