Leonore Vander Donck

• 24/03/2026
  
• 17.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.5
• ​Online Doctoraatsverdediging​​
• Promotoren: Sarah Lebeer & Veronique Verhoeven
• Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Abstract

De intieme gezondheid van vrouwen is lange tijd beperkt geweest door wetenschappelijke verwaarlozing, gefragmenteerde methodologieën en een onvoldoende begrip van het vaginale ecosysteem. Dit proefschrift pakt deze lacunes aan door het vaginale microbioom te herdefiniëren als een dynamisch, onderling verbonden systeem dat wordt gevormd door zowel de biologie van de gastheer als externe factoren. Het vaginale microbioom, dat in gezonde omstandigheden doorgaans wordt gedomineerd door Lactobacillus-soorten, speelt een cruciale rol bij het voorkomen van infecties, het ondersteunen van vruchtbaarheid en het bevorderen van gezonde zwangerschappen. Verstoring van dit ecosysteem blijft wereldwijd een onderbelaste en onderbelichte factor in de gezondheid van vrouwen. Het vaginale microbioom niet in isolatie kan worden bestudeerd. Op basis van analyses over verschillende lichaamsregio’s laat het zien dat vaginale lactobacillen zich verspreiden naar de lies en de huid van de borst, wat traditionele aannames over de specificiteit van lichaamslocaties uitdaagt. Deze bevinding ondersteunt het bestaan van een verbonden vrouwelijk intiem microbioom dat wordt beïnvloed door hormonen, hygiënepraktijken, seksuele activiteit en fysieke nabijheid.

Verder wordt de stabiliteit van door Lactobacillus crispatus gedomineerde gemeenschappen voornamelijk gedreven door ecologische synergie en metabole samenwerking tussen microben, eerder dan door gastheerfactoren alleen. Benaderingen uit de synthetische ecologie boden een krachtig en reproduceerbaar platform om deze interacties te ontrafelen en om te evalueren hoe externe invloeden, zoals menstruatieproducten, de microbiële dynamiek beïnvloeden. Ten slotte werden deze ecologische inzichten vertaald naar de in vivo wereld via de Luna‑interventiestudie, een van de eerste onderzoeken naar de manier waarop menstruatieproducten de trajecten van het vaginale microbioom vormgeven. De studie toonde aan dat menstruatiecups menstruatie‑geassocieerde stijgingen in microbiële diversiteit afzwakken, terwijl externe absorberende producten gepaard gaan met verschuivingen naar taxa die met ontsteking worden geassocieerd. Deze resultaten benadrukken dat menstruatieproducten determinanten zijn van intieme microbiële ecologie. Op basis hiervan stelt het proefschrift fundamentele stappen voor richting gestandaardiseerde, microbioom‑relevante veiligheidskaders voor menstruatieproducten en andere intieme hygiëne‑items. Gezamenlijk draagt dit werk bij aan een paradigmaverschuiving in onderzoek naar de gezondheid van vrouwen: van het beschouwen van het vaginale microbioom als een statische niche naar het begrijpen ervan als een dynamisch, onderling verbonden ecosysteem dat wordt beïnvloed door dagelijkse praktijken en structurele ongelijkheden.

Caroline Dricot

• 12/03/2026
  
• 17.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O1
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotoren: Sarah Lebeer & Irina Spacova
• Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Abstract

Lactobacillen worden algemeen erkend als sleutelorganismen in een gezond vaginaal ecosysteem, waar zij de kolonisatie door pathogenen voorkomen en symbiotische interacties aangaan met zowel commensalen als de gastheer. Toch blijven de precieze metabole en immunologische mechanismen die aan hun gunstige functies ten grondslag liggen slechts gedeeltelijk begrepen. Traditioneel zijn de beschermende effecten van vaginale lactobacillen vooral toegeschreven aan melkzuur, doordat het de pH verlaagt wat de meeste pathogenen niet verdragen. Toenemend bewijs suggereert echter dat vele andere microbiële metabolieten ook een cruciale rol spelen. In andere mucosale omgevingen, zoals de darm en de luchtwegen, is microbiële B vitaminen productie naar voren gekomen als een belangrijke mediator van microbioomstabiliteit, epitheliale fysiologie en immuunsignalering.

Riboflavine (vitamine B2) is daarbij van bijzonder belang vanwege zijn antioxidatieve en ontstekingsremmende eigenschappen, zijn essentiële functie als cofactor in de centrale stofwisseling, en de capaciteit van zijn biosynthetische intermediaren om mucosaal geassocieerde invariant T cellen (MAIT cellen) te activeren via MR1. Bovendien treft (verborgen) riboflavinetekort vrouwen in het bijzonder, door fluctuerende fysiologische behoeften die samenhangen met uro genitale en reproductieve gezondheid, de menstruatiecyclus, zwangerschap en borstvoeding. Ondanks dit alles is de rol van microbiële riboflavine in de vaginale omgeving nooit systematisch onderzocht. Dit proefschrift verduidelijkt hoe riboflavine producerende vaginale lactobacillen het immunometabole landschap van de vagina vormgeven, met nadruk op de interactie tussen epitheel en immuunsysteem. Grootschalige multi omics analyses uit het Isala burgerwetenschapsproject onthulden dat vaginale riboflavinespiegels sterk geassocieerd zijn met de abundantie van Lactobacillus crispatus. Meta omics datasets lieten bovendien een verrijkte expressie van riboflavinebiosynthesegenen zien in gezondheidsgeassocieerde, door L. crispatus gedomineerde profielen, waarbij de meeste transcripten afkomstig waren van L. crispatus en L. jensenii. In vitro assays bevestigden dat riboflavineproductie een wijdverspreid, ecologisch relevant kenmerk is binnen vaginale Lactobacillaceae. Genetische en metabole karakterisering van Limosilactobacillus reuteri isolaten identificeerde een single nucleotide polymorfisme dat FMN gemedieerde attenuatie van het riboflavine operon verstoort, wat resulteert in overproductie van riboflavine en tijdelijke accumulatie van MAIT antigenen.

Met behulp van een fysiologisch relevant 3D vaginaal epitheelmodel demonstreerden we dat riboflavine basolateraal getransporteerd wordt, en in staat is het epitheelredoxmetabolisme te moduleren. Daarnaast bleken riboflavine producerende lactobacillen de epitheliale MR1 MAIT signalering te beïnvloeden en secretie van cytokinen en weefselherstel factoren te stimuleren. Tenslotte bevestigde de VIAB2L interventiestudie bij mensen, waarin orale en/of colon gerichte toediening van riboflavine en riboflavine producerende lactobacillen werd toegepast, verschillende van deze in vitrobevindingen.

Gezamenlijk toont dit werk aan dat riboflavineproductie een geconserveerd en functioneel belangrijk kenmerk is van vaginale lactobacillen, wat mechanistisch inzicht biedt in de gastheer microbe symbiose en een basis legt voor gerichte, metabool gestuurde microbioom interventies.

Ben Huyge

• 26/02/2026
  
• 17.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.01
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotoren: Jan Sijbers & Jan De Beenhouwer
• Departement Fysica

Abstract

Edge illumination (EI) is een fasecontrastbeeldvormingstechniek waarmee drie complementaire contrasten gemeten kunnen worden: attenuatie-, fase- en darkfieldcontrast. Om deze van elkaar te kunnen scheiden, moeten er meerdere beelden worden opgenomen, wat ervoor zorgt dat EI-scans vele keren trager zijn dan conventionele X-stralenscans. Het doel van deze thesis is om EI-scans te versnellen via continue acquisitie, een methode waarbij beelden continu worden opgenomen om zo inactiviteit van de scanner te vermijden.

Om dit te bereiken, wordt een nieuwe reconstructietechniek ontwikkeld die alle soorten van objectbeweging kan modelleren. Deze techniek is echter niet onmiddellijk toepasbaar op EI, omdat alleen objectbeweging gemodelleerd is, terwijl EI ook een bewegend masker heeft. Vervolgens wordt continue acquisitie op EI toegepast, met de focus op een continu bewegend masker met een stilstaand object. Er wordt theoretisch bewezen en experimenteel aangetoond dat continue beweging van het masker geen invloed heeft op de verschillende contrasten. Dit laat snellere scans toe, zonder dat het model aangepast hoeft te worden. Ten slotte wordt een toepassing van EI gedemonstreerd door vezeloriëntaties van vezelversterkte materialen te bepalen via sferische deconvolutie. Hierdoor is het mogelijk om de oriëntaties te achterhalen zonder dat het nodig is om de individuele vezels te onderscheiden.

Miroslav Yosifov

• 23/02/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, N.008
• ​Online Doctoraatsverdediging
• Promotoren: Jan Sijbers, Jan De Beenhouwer & Christoph Heinzl
• Departement Fysica

Abstract

Röntgencomputertomografie (XCT) is een steeds belangrijker instrument voor niet-destructief onderzoek, dimensionale meting en inspectie in industriële en wetenschappelijke toepassingen. Ondanks het brede gebruik blijven er aanzienlijke uitdagingen bij het betrouwbaar kwantificeren van defectdetecteerbaarheid en meetonzekerheid, vooral wanneer inspecties complex, kostbaar of moeilijk herhaalbaar zijn. Dit proefschrift pakt deze uitdagingen aan door methodologieën voor de kans op detectie (Probability of Detection, POD) verder te ontwikkelen via simulatiegestuurde benaderingen, waarmee een robuuster, systematischer en efficiënter raamwerk voor XCT-gebaseerde inspectie ontstaat. Het onderzoek is gebaseerd op een gedetailleerde analyse van de fysica van röntgenbeeldvorming, de werking van beeldvormingssystemen en radiografische modellering met behulp van de simulatiesoftware SimCT. Door de invloed van fysische effecten zoals ruis, acquisitiegeometrie, brandpuntsverschuiving, detectorrespons en modulatieoverdrachtsfunctie te bestuderen, wordt een volledig beeld verkregen van de factoren die de beeldkwaliteit, defectdetecteerbaarheid en dimensionale nauwkeurigheid beperken. Deze basis wordt uitgebreid met een systematische beschouwing van POD-theorie, statistische modelleringskaders en bepalende factoren voor detecteerbaarheid. Samen vormen deze elementen de basis voor een X-ray simulatie-gebaseerde aanpak voor analyse van virtuele en reële XCT-data.

De belangrijkste bijdragen van het proefschrift richten zich op defectdetecteerbaarheid, POD-evaluatie, meetonzekerheid en betrouwbaarheid van XCT. Er wordt een simulatiegebaseerd raamwerk ontwikkeld voor het toepassen van POD op röntgeninspecties, waarmee wordt aangetoond hoe virtuele experimenten kostbare testobjecten kunnen vervangen of aanvullen. Met röntgensimulatie wordt een gecontroleerde omgeving met kunstmatige defecten gecreëerd, wat systematische analyse van detecteerbaarheid onder verschillende fysische invloeden zoals geometrie, ruis en contrast mogelijk maakt. Op dit raamwerk wordt voortgebouwd door traditionele beeldsegmentatiemethoden te vergelijken met deep learning-gebaseerde benaderingen. Resultaten van gesimuleerde XCT-datasets tonen aan dat neurale netwerken zoals 3D U-Net en V-Net klassieke algoritmen overtreffen in zowel defectdetecteerbaarheid als segmentatienauwkeurigheid, wat verdere automatisering van niet-destructief onderzoek ondersteunt.

Verder worden de methodologieën toegepast op agrarische producten, waarbij simulatie-gestuurde AI-modellen XCT-reconstructies van rijstkorrels met gecontroleerde defecten analyseren. Vormvariatieanalyse maakt vroege degradatie detecteerbaar, waarmee de toepasbaarheid van XCT en machine learning buiten industriële inspectie wordt aangetoond. Daarnaast wordt een methode geïntroduceerd voor het superponeren van synthetische defecten in gemeten XCT-volumes, waarmee de koppeling tussen gesimuleerde en reële data wordt versterkt en segmentatiegebaseerde POD-evaluatie in een realistische, gecontroleerde omgeving mogelijk wordt. Ten slotte onderzoekt het proefschrift de invloed van afzonderlijke fysische effecten op dimensionale meetafwijkingen en identificeert de dominante bronnen van meetfouten in XCT-metrologie.

Samengevat laat dit proefschrift zien dat röntgensimulaties, deep learning, onzekerheidsanalyse en statistische methoden geïntegreerd kunnen worden om POD-methodologieën te verbeteren en defectdetectie in diverse toepassingsgebieden te optimaliseren. ​ ​

Sarah Hautekiet

• 19/02/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.05​
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotoren: Stijn Temmerman & Maarten Kleinhans
• Departement Biologie

Abstract

Getijdenmoerassen zijn zeer dynamische kustecosystemen die essentiële ecosysteemdiensten leveren, zoals kustbescherming en koolstofvastlegging. Daarmee behoren zij tot de meest waardevolle ecosystemen op onze planeet. Eeuwen van antropogene verstoring, in combinatie met de aanhoudende druk van klimaatverandering, hebben echter geleid tot grootschalige degradatie van getijdenmoerassen. Dit heeft geleid tot een toenemende interesse in het herstel van getijdenmoerassen. Het doel van dergelijke herstelmaatregelen is het creëren van een intertidaal ecosysteem met kenmerken en ecosysteemfuncties die vergelijkbaar zijn met die van natuurlijke referentiesystemen. In de praktijk blijken herstelde getijdenmoerassen echter vaak aanzienlijk te verschillen van hun natuurlijke tegenhangers. Daarom is een grondig begrip van de mechanismen die de ontwikkeling van getijdenmoerassen sturen essentieel om toekomstige herstelprojecten te verbeteren. Het doel van dit proefschrift was om ons begrip van de abiotische en biotische mechanismen die de ontwikkeling van getijdenmoerassen beïnvloeden te vergroten. Daarbij richtten we ons specifiek op de ontwikkeling van twee kenmerken van getijdenmoerassen (i.e. kreeknetwerken en pioniervegetatie). We onderzochten (1) de rol van abiotische en biotische processen in de ontwikkeling van kreeknetwerken en (2) de mechanismen die de vestiging van pioniervegetatie beperken of bevorderen. Om deze doelstellingen te bereiken, voerden we geschaalde laboratoriumexperimenten, een mesocosmexperiment in het labo, veldmonitoring, veldexperimenten en een veldmesocosmexperiment, evenals geospatiale analyses van moerasontwikkeling in herstelgebieden langs de Schelde uit. De resultaten tonen aan dat, hoewel vegetatie via bio-geomorfologische terugkoppelingen de dichtheid van kreeknetwerken kan beïnvloeden, abiotische processen dominante controle uitoefenen op kreekinsnijding. Vegetatie beïnvloedt de ontwikkeling van kreeknetwerken voornamelijk tijdens de overgang van kale slikvlakte naar een begroeid schor. Daarbij blijkt dat de snelheid van vegetatiekolonisatie een grotere invloed heeft op de kreekontwikkeling dan het ruimtelijke kolonisatiepatroon. De vestiging van vegetatie op kale slikken wordt sterk beperkt door een lage intertidale ligging, snelle sedimentatie en slechte sedimentdrainage - omstandigheden die typisch zijn voor recent herstelde gebieden. Goed gedraineerde zones, zoals de randen van kreken, bevorderen de ontwikkeling van erosiebestendige sedimentoppervlakken en creëren gunstige omstandigheden voor zaadretentie en zaailingoverleving. Daarnaast blijkt dat drieweginteracties tussen draadvormige algen, macrobenthos en pionierplanten een cruciale rol spelen in de vestiging van vegetatie. Gezamenlijk benadrukken deze bevindingen dat de ontwikkeling van getijdenmoerassen voortkomt uit nauw verweven abiotische en biotische processen. Het verbeteren van drainage, het vergroten van topografische diversiteit en het benutten van faciliterende biologische interacties bieden veelbelovende mogelijkheden om de overgang van kale slikvlakte naar een veerkrachtig, begroeid schor te versnellen.

Wouter Van Hoey

• 09/02/2026
  
• 17.00 uur
• Locatie: Campus Middelheim, G.010
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotor: Pegie Cool
• Departement Chemie

Abstract

Een van de huidige globale doelstellingen is om een duurzame wereld te creëren waarin er kan worden voldaan aan de hedendaagse noden van onze samenleving zonder toekomstige generaties te verhinderen om te voldoen aan hun eigen noden. Om deze uitdagende doelstelling te verwezenlijken is duurzame ontwikkeling belangrijker dan ooit tevoren. Daarom werd het algemene doel van deze doctoraatsthesis om met behulp van heterogene katalyse een positieve bijdrage te leveren aan de verduurzaming van verschillende processen. Het onderzoek in deze doctoraatsthesis is voornamelijk gefocust op de ontwikkeling van innovatieve CeO2 gebaseerde katalysatoren en kan opgesplitst worden in vier verschillende onderwerpen: de katalytische verbranding van vluchtige organische componenten, de plasma-katalytische conversie van CO2, de reductie van nitrobenzeen naar aniline onder invloed van licht, en de selectieve hydrodeoxygenatie van aromatische carbonaten. In de eerste plaats wordt in hoofdstuk 2, 3 en 4 de nadruk gelegd op het ontwikkelen van een innovatieve katalysator ter optimalisatie van de katalytische verbranding van tolueen (een veelgebruikte referentie voor toxische aromatische polluenten). Op basis van de behaalde resultaten kan er geconcludeerd worden dat het combineren van edelmetalen en transitiemetalen een unieke manier vormt om zowel de kost als de consumptie aan edelmetalen te drukken voor de verbranding van VOCs op industriële schaal. Ondanks de behaalde intrigerende resultaten kan er echter niet genegeerd worden dat de verbranding van koolstof-bevattende moleculen resulteert in de productie van CO2. Daarom wordt in het vijfde hoofdstuk onderzoek gedaan naar de impact van CeO2 op de plasma-katalytische conversie van CO2. Meer bepaald wordt er onderzocht of een toename in het aantal zuurstofvrije sites op het oppervlak de dissociatie van CO2 bevordert. Dit is namelijk essentieel om CO2 om te zetten in andere hernieuwbare producten. Vervolgens wordt in hoofdstuk 6 een nieuwe methode voorgesteld voor de duurzame fotochemische conversie van nitroarenen naar anilines, waarbij er gewerkt kan worden onder kamertemperatuur en atmosferische druk en er geen waterstof vereist is. Daarnaast wordt er ook onderzocht of de bekomen resultaten verbeterd kunnen worden door toevoeging van een heterogene katalysator. Ten slotte wordt in hoofdstuk 7 een uitgebreide karakterisering uitgevoerd om een dieper begrip te verkrijgen over de selectieve hydrodeoxygenatie van aromatische carbonaten wanneer commercieel beschikbare Ni-SiO2 katalysatoren gebruikt worden. Het begrijpen van de onderliggende reden voor de opmerkelijke activiteit is triviaal omdat de succesvolle hydrodeoxygenatie zorgt voor een volgende stap in de ontwikkeling van bio-gebaseerde componenten vertrekkende van hout.

Burak Karaduman

• 05/02/2026
  
• 10.00 uur
• Locatie: Campus Middelheim, G.006
• Promotor: Moharram Challenger
• Departement Informatica

Abstract

Naarmate paradigma’s die voortkomen uit ingebedde systemen in complexiteit toenemen en een tekort aan autonomie vertonen, hebben traditionele regelarchitecturen steeds meer moeite om de onzekerheid en dynamiek van re¨ele omgevingen te beheersen. Intelligente agentarchitecturen, met name die gebaseerd zijn op het Belief–Desire–Intention (BDI)-model, bieden veelbelovende cognitieve mogelijkheden voor Cyber-Physical Systems (CPS). De integratie van dergelijke architecturen in hulpbronbeperkte en (soft) real-time ingebedde platforms blijft echter een aanzienlijke uitdaging. Om dit probleem aan te pakken, wordt in dit onderzoek een Model-Driven Engineering (MDE)-benadering voorgesteld voor de implementatie van fuzzy-BDI-agenten binnen CPS. Deze benadering combineert fuzzy logic met BDI-redenering om onnauwkeurigheid en contextuele veranderingen te beheren, terwijl zij tevens een platformonafhankelijk systeemontwerp mogelijk maakt via modelgebaseerde abstractie. Ondanks de toenemende relevantie van dergelijke hybride architecturen ontbreekt in de bestaande literatuur een omvattende methode die cognitief agentgedrag koppelt aan implementeerbare ingebedde code in complexe systeemomgevingen. Dit proefschrift vult deze leemte door een ge¨ıntegreerde aanpak te introduceren die hoog-niveau agentmodellering verbindt met laag-niveau systeemimplementatie. De resultaten tonen aan dat fuzzy-BDIagenten, ondersteund door modelgebaseerde analyse en engineering, de aanpassingsvermogen van systemen vergroten, de ontwikkelingscomplexiteit verminderen en de robuustheid in onzekere omgevingen verbeteren. De centrale uitdaging die in dit proefschrift wordt behandeld, ligt in het overbruggen van de kloof tussen traditionele ingebedde besturing en intelligente besluitvorming binnen CPS. Hoewel intelligente agentarchitecturen, in het bijzonder die gebaseerd op het BDI-model, een veelbelovend cognitief raamwerk bieden voor autonoom redeneren, blijft hun praktische integratie met uitgebreide mogelijkheden in hulpbronbeperkte ingebedde platforms een onopgelost probleem. Het BDI-model stelt agenten in staat om proactief te redeneren over hun omgeving, doelstellingen en acties, waarbij zij overtuigingen over de wereld onderhouden, verlangens vormen die de te bereiken doelen representeren, en intenties aannemen die hun handelingen sturen. Klassieke BDI-systemen zijn echter gebaseerd op binaire, zogenoemde crisp logic, wat hun toepasbaarheid in omstandigheden van onzekerheid en continue verandering sterk beperkt. Zonder mechanismen om dubbelzinnige sensorische gegevens te interpreteren of zich aan wisselende contexten aan te passen, missen BDI-agenten de robuustheid die vereist is voor betrouwbare implementatie in CPS. Om deze tekortkomingen aan te pakken, introduceert dit proefschrift een ge¨ıntegreerd fuzzy- BDI- en MDE-raamwerk voor de ontwikkeling en implementatie van intelligente Cyber-Physical Systems (CPS). Het kernidee is het combineren van fuzzy logic, die redenering met gradaties van waarheid mogelijk maakt, met de gestructureerde besluitvorming van BDI-agenten, waardoor systemen in staat zijn om onzekerheid op een natuurlijke wijze te hanteren in alle fasen van hun werking, van perceptie en planning tot actie-uitvoering. Ter aanvulling op deze redeneringsinnovatie wordt Model-Driven Engineering (MDE) toegepast om het abstractieniveau van systeemontwikkeling te verhogen. Het voorgestelde raamwerk overbrugt de kloof tussen hoog-niveau agentontwerpmodellen en laag-niveau ingebedde implementaties, en bereikt daarbij verklaarbaarheid, herbruikbaarheid en platformonafhankelijke inzetbaarheid. Deze dubbele integratie van fuzzy- en BDI-redenering met modelgedreven ontwerp vormt de basis van een nieuwe ingenieursmethodologie voor het ontwikkelen van adaptieve en intelligente CPS.

Arno Raes

• 02/02/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Stadscampus, Klooster van de Grauwzusters, Promotiezaal
• Promotor: Sammy Verbruggen
• Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Abstract

Titaandioxide wordt veel gebruikt in fotokatalyse omdat het overvloedig beschikbaar, stabiel en goedkoop is, maar zuiver anatase en rutiel absorberen voornamelijk ultraviolet licht. Een strategie om de activiteit uit te breiden naar het zichtbare gebied is het introduceren van sub-bandgaptoestanden die geassocieerd zijn met zuurstofvacatures en Ti3+-soorten. Deze worden doorgaans gegenereerd via hydrogenatie, reductie bij hoge temperatuur, plasmabehandeling of het gebruik van sterke chemische reductiemiddelen, methoden die vaak gepaard gaan met hoge energievereisten. Dit proefschrift stelt daarom een praktische onderzoeksvraag: kan TiO2 worden gereduceerd via milde en potentieel schaalbare methoden die onder realistische omstandigheden bruikbare functionaliteit opleveren, en waar slagen deze benaderingen wel of niet?

Hoogintensieve ultrageluidbestraling werd eerst onderzocht als mogelijke reductieroute. Met calorimetrisch gekalibreerde vermogensmetingen en systematische controles van de integriteit van de ultrageluidsprobe werd vastgesteld dat de waargenomen verdonkering van TiO2 tijdens sonificatie in water te wijten was aan metaaldeeltjes afkomstig van erosie van de sonde, en niet aan defectvorming. UV–Vis diffuse reflectiespectroscopie toonde geen verschuiving van de bandrand en geen sub-bandgapabsorptie, en er werd geen bewijs gevonden voor stabiele zuurstofvacatures of Ti3+-soorten. Onder deze omstandigheden bieden cavitatie-hotspots geen duurzaam reducerende omgeving; eventuele tijdelijke defecten worden snel geheroxideerd door radicale species en opgeloste zuurstof. De waargenomen “zwartkleuring” door ultrageluid is daarom een artefact en geen levensvatbare reductiestrategie.

Ondanks dit negatieve resultaat bleek ultrageluid wel waardevol als synthese- en verwerkingstechniek. Tijdens sol–gel-synthese leverde het TiO2 met een hoge specifieke oppervlakte, een open mesoporeuze structuur en onderling verbonden nanodeeltjes. Gecontroleerde ultrasone kristallisatie resulteerde hoofdzakelijk in anatase, waarbij ongeveer 50% van het oppervlak behouden bleef, vergeleken met circa 10% na conventionele calcinatie. Deze materialen vertoonden een snelle opname van vluchtige organische stoffen, in overeenstemming met hun behouden mesostructuur.

Vacuümannealing werd vervolgens onderzocht als een waterstofvrije route naar defect TiO2. Milde vacuümbehandeling van P25 leidde tot verdonkering, verhoogde absorptie in het zichtbare gebied zonder verschuiving van de bandrand, en een afwijking van de ideale Ti:O-stoichiometrie. Functioneel resulteerde dit in een toename van ongeveer 25% in methaanvorming tijdens CO2-fotoreductie ten opzichte van onbehandeld P25. Dezelfde behandeling van Au@P25 behield de plasmonische eigenschappen, maar leverde slechts een marginale extra activiteit bovenop het effect van goud zelf. Dit werk laat zien dat milde routes milde maar betrouwbare resultaten opleveren. Ze zijn effectief in het behouden van structuur, adsorptiecapaciteit en stabiliteit, en kunnen in specifieke gevallen tot zinvolle functionele verbeteringen leiden.

Arthur Gestels

• 02/02/2026
  
• 14.00 uur
• Locatie: Campus Middelheim, A.143
• ​Online Doctoraatsverdediging
• Promotoren: Koen Janssens & Gunther Steenackers
• Departement Fysica

Abstract

Wetenschappelijk onderzoek naar cultureel erfgoed is de laatste jaren aanzienlijk geëvolueerd. Vooral niet-invasieve beeldvormingsmethoden hebben aan populariteit gewonnen omdat deze materiële informatie over een volledig kunstwerk kunnen onthullen. Aangezien veel kunstwerken een complexe stratigrafie en heterogene composities vertonen, schieten traditionele punt-gebaseerde technieken of kleinschalige bemonstering vaak tekort om representatieve inzichten te verschaffen over het gehele kunstwerk. In deze context zijn hyperspectrale beeldvormingsmethoden onmisbare hulpmiddelen geworden voor onderzoekers van cultureel erfgoed, voor conservatoren en voor kunsthistorici. Macroscopische X-straal poederdiffractie (MA-XRPD) is zo een hyperspectrale beeldvormingstechniek. Met deze techniek maakt het mogelijk om pigmenten en degradatieproducten in kunstwerken te bestuderen. Ondanks de hoge specificiteit is MA-XRPD echter beperkt in ruimtelijke resolutie en ook tijdrovend. Om deze beperkingen te overwinnen, onderzoekt deze thesis de combinatie van MA-XRPD met andere hyperspectrale beeldvormingsmodaliteiten, zoals reflectiebeeldvormingsspectroscopie (RIS) en macroscopische röntgenfluorescentie (MA-XRF).

Het onderzoek begint met het bekende schilderij De Nachtwacht van Rembrandt. Hierbij werd MA-XRPD gebruikt om de schade als gevolg van vandalisme, namelijk het besproeien van het werk met zwavelzuur te beoordelen. De resultaten toonden aan dat er een niet-originele component, namelijk anglesiet, werd gevormd in de bovenste verflagen.

In een tweede stap werden corrosieproducten in metaal plaatjes kwantitatief geanalyseerd m.b.v. MA-XRPD. Deze gekwantificeerde MA-XRPD gegevens werden gecombineerd met RIS gegevens om machine learning modellen te trainen. De modellen konden vervolgens gebruikt worden om de concentratie van de verschillende metaalcorrosie producten te voorspellen met redelijke nauwkeurigheid.

De methodologie werd vervolgens aangepast voor cultureel erfgoed doeleinden; Aan de hand van een verlucht manuscript en een eenvoudig olieverfschilderij werd aangetoond dat door MA-XRPD gegevens samen te voegen met RIS of MA-XRF gegevens, het mogelijk is om betrouwbare voorspellingen te maken. Hierdoor is het mogelijk om de scantijd van kunstwerken in te korten.

Vervolgens werd deze methode toegepast op historische en meer complexe schilderijen om de toepasbaarheid van de methode te beoordelen. Er werd onderzocht hoe goed de modellen presteren wanneer ze worden toegepast buiten de gebieden die werden gebruikt voor training, zowel binnen een kunstwerk als tussen verschillende objecten. De bevindingen tonen aan dat nauwkeurige materiaal-specifieke beeldvorming mogelijk is, zelfs in niet-gescande gebieden, zolang de trainingsgegevens representatief zijn voor de niet-gescande gebieden. Deze resultaten benadrukken het potentieel voor het gebruik van machine learning technieken in combinatie van multimodale beeldvormingstechnieken om de MA-XRPD scantijd te verminderen.

Donja Baetens

• 30/01/2026
  
• 14.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.5
• Promotor: Siegfried Denys
• Departement Bio-ingenieurswetenschappen

Abstract

De luchtkwaliteit binnenshuis wordt steeds meer erkend als een belangrijk probleem voor de volksgezondheid, aangezien mensen het grootste deel van hun tijd binnenshuis doorbrengen. Van de aanwezige polluenten binnenshuis zijn fijn stof (PM) en vluchtige organische stoffen (VOS) bijzonder zorgwekkend vanwege hun gezondheidseffecten en hun brede voorkomen in gebouwen. Hoewel luchtzuiveringstechnologieën de blootstelling kunnen verminderen, richten de meeste systemen zich slechts op één type verontreiniging, namelijk deeltjes of gasvormige stoffen. Dit proefschrift onderzoekt de integratie van elektrostatische precipitatie (ESP) en fotokatalytische oxidatie (PCO) in één enkel apparaat om PM en VOS tegelijkertijd te kunnen verwijderen. De hypothese is dat door PCO in het collectorgedeelte van een tweetraps ESP-reactor te integreren, gelijktijdige verwijdering mogelijk wordt en de noodzaak om de ESP te reinigen kan worden verminderd door afgezette deeltjes af te breken.

Er werd een gecombineerde ESP-PCO-reactor ontwikkeld met een fotokatalytische coating op de collectorplaten en UV-lampen ertussen, alsook multifysische modellen die de onderliggende processen beschrijven. Eerst werd de ESP-functionaliteit onderzocht om de totale en fractionele verwijderingsefficiëntie van PM en de ozonemissie te bepalen. Vervolgens werd de fotokatalytische coating afzonderlijk onderzocht op fotokatalytische verwijdering van VOS (aceetaldehyde), waarbij verschillende metalen substraten, aantal coatinglagen, inlaatconcentratie en relatieve vochtigheid werden bestudeerd. Er werden ook fotokatalytische roetafbraakexperimenten uitgevoerd om de verwijdering van afgezet PM te evalueren. Daarna werd de verwijdering van aceetaldehyde onderzocht in de volledige ESP-PCO-reactor om de functionaliteit van PCO en ESP te beoordelen in termen van ‘clean air delivery rate’ (CADR) en ‘single-pass removal efficiency’ (SPRE). Activering van de ionisatiesectie resulteerde in een verwijdering van aceetaldehyde die vergelijkbaar was met fotokatalytische verwijdering. De combinatie van ESP en PCO leverde de hoogste verwijdering op, hoewel synergetische effecten niet werden vastgesteld.

Ten slotte werden multifysische modellen voor ESP en PCO ontwikkeld om luchtstroming, elektrisch veld, ionentransport, oplading en transport van PM, aceetaldehydetransport, lichtverdeling en fotokatalytische kinetiek te beschrijven. De modellen bieden inzicht in de invloed van plaatafstand, stralingsverdeling en elektrische veldeffecten, terwijl ze mogelijkheden voor optimalisatie van het systeem identificeren. Over het algemeen toont dit proefschrift de haalbaarheid aan van de integratie van PCO in een tweetraps ESP voor luchtzuivering binnenshuis. Het gecombineerde systeem kan zowel PM als VOS verwijderen en heeft het potentieel om accumulatie van PM op de collectorplaten te verminderen. Echter, de resultaten wijzen op uitdagingen op het gebied van ontwerp, materiaal en modellering die verdere ontwikkeling vereisen.

Jan Morez

• 29/01/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, O.005
• ​Online Doctoraatsverdediging​
• Promotoren: Jan Sijbers & Ben Jeurissen
• Departement Fysica

Abstract

Diffusion magnetic resonance imaging (dMRI) biedt een unieke manier om het menselijk brein non-invasief in beeld te brengen. Door acquisitieparameters zorgvuldig te wijzigen, kan het dMRI-signaal de beweging van watermoleculen in biologische weefsels meten, waardoor belangrijke informatie over de weefselstructuur wordt onthuld. Dit signaal is echter onderhevig aan ruis en andere ongewenste elektromagnetische effecten die de signaal-ruisverhouding verlagen. Efficiënte acquisitieschema's en robuuste schatters zijn nodig om nauwkeurige en precieze weefselmaps te verkrijgen. In dit proefschrift hebben we onze inspanningen gericht op het verbeteren van de nauwkeurigheid, precisie, generaliseerbaarheid en toepasbaarheid van verschillende dMRI-analysemethoden.

Constrained spherical deconvolution (CSD) is een populaire dMRI-techniek om de lokale weefseldichtheden en hun oriëntaties af te leiden in het menselijk brein, dat uit cerebrospinaal vocht, anisotrope witte stof en isotrope grijze stof bestaat. Dit wordt bereikt door het samplen van de q-ruimte, de ruimte van q-vectoren waarvan de richting en grootte respectievelijk de richting en hoeveelheid diffusieweging bepalen. Door het samplen van de q-ruimte in meerdere shells, kunnen de weefseldichtheden en hun oriëntaties geschat worden door dit multi-shell dMRI-signaal te deconvolueren met de respectievelijke responsfuncties voor witte stof, grijze stof en cerebrospinaal vocht. Deze responsfuncties worden vaak ontbonden in sferische harmonische (SH) basisfuncties. Als de sampling niet-sferisch is, door niet-lineariteit van de magnetische gradiënten of intentioneel zoals Cartesiaanse sampling, zullen de geschatte weefselmaps vertekeningen vertonen. Om dit tegen te gaan, hebben we een compact responsfunctiemodel gebruikt dat rekening houdt met niet-sferische sampling. Op multi-shell data levert onze methode fiber orientation density functies en weefseldichtheden op die niet te onderscheiden zijn van die geschat met SH basisfuncties. Op Cartesiaanse data zijn de schattingen vergelijkbaar met die uit multishell data, waardoor het aantal datasets dat met CSD wordt geanalyseerd aanzienlijk wordt uitgebreid. Bovendien kan met de methode rekening worden gehouden met niet-lineaire gradiënten, wat resulteert in nauwkeurigere weefseldichtheden en connectiviteitsmetrieken. ​ ​

Q-space trajectory imaging is een dMRI-techniek waarbij tijdsvariërende q-vectoren het signaal gevoelig maken voor microscopische variaties in heterogene weefsels. Door het dMRI-signaal te modelleren met een diffusietensordistributie (DTD), maakt deze methode het mogelijk om variaties in diffusiviteit te onderscheiden van microscopische anisotropie, oriëntatiedispersie en combinaties van meerdere isotrope diffusiviteiten. Om de schatting van de DTD parameters te verbeteren, stellen we een efficiënt acquisitieschema voor dat geoptimaliseerd is voor de meest gebruikte QTI-afgeleide microstructurele parameters. Een iteratief herwogen kleinste kwadraten schatter wordt gebruikt om de bias en precisie van de DTD parameters verder te verbeteren. ​ ​

Jonathan Sanctorum

• 13/01/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Drie Eiken, Q.001
• ​Online Doctoraatsverdediging
• Promotoren: Jan Sijbers & Jan De Beenhouwer
• Departement Fysica

Abstract

Röntgenfasecontrastbeeldvorming staat bekend om zijn hoog contrast in zachte weefsels en lichte materialen, zeker in vergelijking met conventionele transmissiecontrastbeeldvorming. Hierdoor is het een waardevolle techniek voor (bio)medische toepassingen en niet-destructief onderzoek. Naast transmissie- en fasecontrast is donkerveldcontrast een derde contrasttype dat recent veel belangstelling heeft gewekt vanwege zijn unieke vermogen om de aanwezigheid van niet-resolveerbare microstructuren te detecteren. Zowel fase- als donkerveldcontrast zijn gerelateerd aan de röntgenbrekingsindex van het materiaal, maar in tegenstelling tot fasecontrast is donkerveldcontrast het gevolg van fluctuaties in de brekingsindex die niet rechtstreeks door het beeldvormingssysteem kunnen worden waargenomen. Opmerkelijk is dat alle drie de contrasttypen in één experiment kunnen worden gemeten met behulp van speciale röntgenfasecontrastbeeldvormingssystemen. De introductie van compacte, laboratoriumgebaseerde systemen voor fasegevoelige röntgenbeeldvorming heeft geleid tot een groeiend aantal toepassingen. Optimalisatie van conventionele röntgenbeeldvormingssystemen is vaak gebaseerd op Monte Carlo-simulaties, waarbij stochastische modellen worden gebruikt om de fysische processen te simuleren. In dit werk wordt een verzameling tools gepresenteerd die tegemoet wil komen aan de eisen die gesteld worden aan Monte Carlo-simulaties voor het ontwerp van röntgenfasecontrastbeeldvormingssystemen. Twee röntgenfasecontrastbeeldvormingsmethoden, die beide gebruik maken van roosters, staan hierbij centraal: roosterinterferometrie en randbelichting. Eerst wordt de realisatie van röntgenfasecontrastsimulaties voor roosterinterferometrie gedemonstreerd met het Monte Carlo-raamwerk GATE, gebruikmakende van een hybride simulatie-aanpak die Monte Carlo-simulaties combineert met fysische optica. Hoewel dit simulatieraamwerk ook geschikt is voor simulaties van randbelichting, staan Monte Carlo-simulaties erom bekend dat ze zeer tijdrovend zijn, met name voor parameterstudies. Om deze limitering aan te pakken, wordt het concept van de virtuele roosters geïntroduceerd. Door de roosters in de simulatie te vervangen door virtuele roosters, kunnen de parameters van de roosters na de simulatie worden gewijzigd, waardoor de totale simulatietijd aanzienlijk wordt verkort. Dit concept wordt vervolgens gebruikt voor het ontwerp van randbelichtingsroosters om de FleXCT micro-CT-scanner uit te breiden tot een fasegevoelig röntgenbeeldvormingssysteem. Tenslotte wordt het benchmarken van simulaties van röntgenbeeldvorming met meerdere contrasten behandeld. De referentiewaarden die nodig zijn voor benchmarking zijn in het bijzonder moeilijk te bepalen voor het donkerveldcontrast. In de tekst wordt een praktische methode gepresenteerd, gebaseerd op de virtuele roosters, om direct referentiewaarden voor alle drie de contrasttypen te schatten uit de gesimuleerde röntgenfotontrajecten, waardoor efficiënte benchmarking mogelijk wordt.

Salma Haidar

• 13/01/2026
  
• 16.00 uur
• Locatie: Campus Middelheim, A.143
• ​Online Doctoraatsverdediging
• Promotoren: José Oramas Mogrovejo
• Departement Informatica

Abstract

Hyperspectrale beeldvorming (HSI) combineert digitale beeldvorming met spectroscopie en legt honderden aaneengesloten golflengtebanden per pixel vast. Dit resulteert in een driedimensionale “hypercube” die ruimtelijke en spectrale informatie integreert en krachtige mogelijkheden biedt voor materiaalanalyse, milieumonitoring en meer. Tegelijkertijd brengt HSI ook uitdagingen met zich mee: hoge dimensionaliteit, beperkte geannoteerde data en zware rekenkundige vereisten.

Mijn proefschrift pakt deze uitdagingen aan via drie complementaire benaderingen. Ten eerste ontwikkel ik een deep learning raamwerk voor multi label classificatie dat sterke prestaties laat zien in complexe, gemengde scènes en de beperkingen van gangbare annotatiepraktijken blootlegt. Ten tweede onderzoek ik zelf gecontroleerd contrastief leren om de classificatienauwkeurigheid te verbeteren bij beperkte supervisie, waarbij aanzienlijke winst wordt aangetoond in uiteenlopende datasets. Ten derde pas ik explainability gedreven dimensionale reductie toe om de meest informatieve spectrale banden te identificeren, waardoor redundantie wordt verminderd terwijl de nauwkeurigheid behouden blijft of zelfs toeneemt.

Gezamenlijk tonen deze bijdragen aan dat op maat gemaakte representatie leerstrategieën en explainability gedreven dimensionale reductie kunnen leiden tot hyperspectrale classificatiemodellen die accuraat, computationeel efficiënt en goed aanpasbaar zijn aan uitdagende data omstandigheden. De resultaten wijzen op praktische mogelijkheden om hyperspectrale beeldanalyse te verbeteren en openen perspectieven voor verdere verkenning in uiteenlopende toepassingsdomeinen.