Onderzoeksgroep

Plasma Lab voor toepassingen in duurzaamheid en geneeskunde - Antwerpen (PLASMANT)

Expertise

Combinatie van experimenteel en computationeel onderzoek naar plasma's en plasma-oppervlak interacties voor allerlei toepassingen: 1) Plasma-gebaseerde gasconversie en plasmakatalyse voor CO2 conversie naar waardevolle chemische componenten en brandstoffen, N2 fixatie uit de lucht voor de synthese van bouwstenen van het leven (bv. meststoffen), CH4 conversie naar hogere koolwaterstoffen en geoxygeneerde verbindingen,... Dit omvat experimenten in verschillende soorten plasmareactoren om de conversie, selectiviteit en energy-efficientie te verbeteren, alsook modellering van de plasmachemie, plasma reactor design en plasma-oppervlak interacties. 2) Plasmabehandeling van kankercellen: pancreas, melanoma, glioblastoma, longkanker, borstkanker. Onderzoek naar het mechanisme van selectieve kankerbehandeling door vergelijking met gewone cellen. 3) Plasma-vloeistof interactie, voor medische toepassingen: Studie van het gedrag van plasmadeeltjes in de vloeistoffase. 4) Plasma's voor analytische chemie, materiaalwetenschappen en micro-electronikca toepassingen: modellering van de plasmachemie voor verschillende gasmengsels en verschillende types plasmareactoren.

InSusChem - Consortium voor Geïntegreerde Duurzame Chemie Antwerpen. 15/10/2020 - 31/12/2026

Abstract

Dit IOF consortium verbindt chemisten, ingenieurs, economisten en milieu-wetenschappers in een geïntegreerd team om maximale impact te genereren in de duurzame sleuteltechnologieën, materialen en reactoren, die een cruciale rol spelen in een duurzame chemische industrie en in de economische transitie naar een circulaire, grondstofefficiënte en koolstofneutrale economie (deel van de 2030 en 2050 doelen waarin Europa een leidende rol wil spelen). Innovatieve materialen, hernieuwbare chemische grondstoffen, nieuwe/alternatieve reactoren, technologieën en productie methoden zijn essentiële en centrale elementen om dit doel te bereiken. Door hun onderlinge verstrengeling is een multidisciplinaire, gecoördineerde inspanning als team cruciaal om succesvol te kunnen zijn. Bovendien is vroegtijdige voorspelling en identificatie van sterktes, opportuniteiten, zwakten en bedreigingen in levenscyclusanalyse, techno-economische analyse en duurzaamheidsbeoordeling een objectieve en noodzakelijke sleutel om duurzaamheid in te bouwen tijdens de design fase en om effectieve kennis-gedreven beslissingen te nemen en focus te houden op de grootste bijdragen aan duurzaamheid. Het consortium focust op duurzame chemische productie door efficiënt en alternatief energiegebruik, gekoppeld aan circulariteit, nieuwe chemische reactiepaden, technologieën, reactoren en materialen, die toelaten om alternatieve grondstoffen en energie te gebruiken. De kern van technologische expertise wordt ondersteund door expertise in simulaties, techno-economische en milieu impact beoordelingen en onzekerheidsidentificatie om de technologische ontwikkeling te versnellen via kennis gedreven design en vroeg stadige identificatie van sleutel onderzoek nodig voor een versnelde groei en maximale impact op duurzaamheid. Om deze doelen te bereiken, zijn de consortiumleden gegroepeerd over 4 samenhangende valorisatie programma's gefocust op sleutelelementen die de performantie bepalen en de chemische industrie en technologie hun meerwaarde geven en verder doen groeien: 1) hernieuwbare grondstoffen, 2) duurzame materialen en materialen voor duurzame processen, 3) duurzame processen die efficiënt gebruik maken van alternatieve hernieuwbare energie en/of circulaire chemische bouwstenen gebruiken; 4) innovatieve reactoren voor duurzame processen. Daarenboven zijn transversale sleutelexpertises geïntegreerd, die essentiële ondersteuning bieden en data gebaseerde beslissingen mogelijk maken in de 4 valorisatie programma's door simulaties, techno-economische en milieu-impact beoordelingen en onzekerheidsanalyses.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Van fysisch plasma tot cellulaire reactiepaden: een multidisciplinaire benadering om de responspatronen te ontrafelen geïnduceerd door niet-thermisch plasma voor kankerbehandeling. 01/10/2020 - 30/09/2023

Abstract

Kankertherapie evolueert snel, deels vanwege de vooruitgang in andere domeinen, die geleid heeft tot de ontwikkeling van gedetailleerde methoden voor het bestuderen van kankerpatronen en innovatieve therapieën. Niet-thermisch plasma (NTP) is een nieuwe behandeling die in opkomst is voor kanker-immunotherapie. Bioinformatica is een ander wetenschapsgebied dat een snelle groei doormaakt, en we kunnen steeds grotere hoeveelheden 'omics' gegevens verzamelen en verwerken. In mijn project zal ik een combinatie van experimentele en bioinformatica benaderingen gebruiken om fundamentele effecten van NTP op kankercellen te bestuderen: 1) de mechanismen die de gevoeligheid van cellen beïnvloeden en 2) moleculaire veranderingen die kunnen worden benut voor combinatietherapie. In vitro experimenten zullen worden uitgevoerd om verschillende kankercellijnen in te delen in verschillende gevoeligheidsgroepen op basis van NTP-geïnduceerde celdood, en de cel redoxbalans en celdoodmodaliteiten zullen worden bestudeerd. Transcriptoomanalyse en bioinformaticamethoden voor kanker zullen worden gebruikt om de geactiveerde patronen te ontdekken. Kenmerkende genpatronen uit de transcriptoomgegevens zullen ook worden bestudeerd om een vollediger beeld te krijgen van de immunologische veranderingen in met NTP behandelde cellen. Alle in silico resultaten zullen experimenteel gevalideerd worden. Dit project betekent een meerwaarde voor meerdere wetenschapsgebieden en opent nieuwe onderzoekslijnen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Onderzoek in het domein van de plasma chemie (i.k.v. ERC Syng). 01/02/2020 - 31/01/2026

Abstract

Dit onderzoek omvat experimenten en modellering voor plasma gebruikt voor milieutoepassingen, groene chemie, en in de geneeskunde, meer specifiek voor plasma-gebaseerde gasconversie (CO2, N2, CH4) in meer waardevolle componenten, alsook voor kankerbehandeling.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasma-vloeistof interactie: Gecombineerde 0D-2D modellering en experimentele validatie. 01/01/2020 - 31/12/2023

Abstract

Plasma-vloeistof interactie is een belangrijk subdomein van plasma-wetenschappen, met veelbelovende toepassingen, zoals waterbehandeling, chemische synthese en vooral geneeskunde, bv. kankerbehandeling, waar plasma-behandelde vloeistoffen gelijkaardige anti-kanker eigenschappen lijken te hebben als het plasma zelf, en eenvoudiger kunnen toegediend worden voor tumoren in het lichaam. Ondanks de groeiende interesse in plasma-vloeistof interactie is er nood aan meer fundamenteel inzicht in de onderliggende fysische en chemische processen. In dit project wensen we dit te bekomen via gecombineerde 0D-2D modellering, voor twee belangrijke plasma types, een plasmajet en een dielektrische barriere ontlading (DBD). De combinatie van 0D en 2D modellen is heel interessant, want het laat ons toe om hun voordelen te combineren en hun nadelen te vermijden. Een 0D model kan immers de volledige plasma-vloeistof chemie (gasfase, interface en vloeistof) beschrijven met beperkte rekentijd, maar zonder ruimtelijke informatie, terwijl 2D fluid dynamica simulaties beperkte chemie beschrijven, door hun lange rekentijd, maar zich richten op de fysische interactiemechanismen, zoals gas en vloeistof stromingsdynamica en transport van deeltjes, en DBD filament interactie met de vloeistof. Tenslotte zullen ook experimenten uitgevoerd worden om de belangrijkste vloeistofdeeltjes te meten, ter validatie van de modellen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Onderzoek naar de fundamentele plasma-effecten op de tumor micro-omgeving via de ontwikkeling van een gecontrolleerd plasma-systeem voor klinische kankertherapie. 01/01/2020 - 31/12/2023

Abstract

Niet-thermische plasmatechnologie wint aan interesse als nieuwe kankertherapie. Plasma wordt reeds klinisch toegepast bij patiënten met hoofd- en halskanker, de zesde meest voorkomende kanker wereldwijd, met lange-termijn overlevingskansen onder 50%. Hoewel de eerste studies veelbelovend zijn (bv. partiële remissie, minder pijn, geen gerapporteerde neveneffecten), werd een aandachtspunt gesignaleerd bij de klinische toepassing, nl. lage reproduceerbaarheid van de behandeling. De huidige plasmatoestellen worden immers met de hand bediend en de arts moet zelf een inschatting maken i.v.m. geschikte behandelingtijd. Dit leidt tot een grote variabiliteit, zeker als de arts het plasmatoestel over een groter oppervlak moet bewegen. Daarom willen wij een robotsysteem voor plasmabehandeling ontwikkelen, dat toelaat om de fundamentele plasma-effecten op de tumor te onderzoeken, voor klinische kankerbehandeling. We zullen meerdere sensoren gebruiken om de patiëntomgeving te detecteren, artificiële intelligentie om de patiëntverstoringspatronen (bv. ademhaling) te 'leren en voorspellen', en een robotarm om het plasma toe te dienen. We zullen dit systeem uittesten op 3D tumormodellen en op muizen. Dit project zal een grote stap voorwaarts betekenen voor klinische toepassing van plasma voor kankerbehandeling, door de voorheen onbekende biologische responsen van plasma te ontrafelen en een antwoord te bieden op de klinische aandachtspunten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Omzetting van elektriciteit naar chemicaliën 01/01/2020 - 30/06/2021

Abstract

Het doel van dit project is om CO2-neutrale ammoniakproductie aan te tonen via processen gedreven door hernieuwbare elektriciteit, nl. (photo)elektrokatalytische en plasma-gebaseerd routes. Vijf wetenschappelijke doelen werden gedefinieerd: 1) Begrijpen van de mechanismen van N2 activatie in kandidaat-elektrokatalysatoren 2) Screening en rationale ontwikkeling van hoog-efficiente elektrokatalysatoren voor N2 reductie 3) Onderzoeken en optimizatie van extrensieke parameters voor duurzame N2 reductie 4) Onderzoek en ontwikkeling van plasma reactoren voor NH3 productie 5) Ontwikkeling van een elektro- en plasmareactor aangedreven door een fotovoltaïsche zonnecel

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Dioxide naar monoxide: Innovatieve katalyse voor de omzetting van CO2 naar CO 01/01/2020 - 30/06/2021

Abstract

Het doet van dit project is om verschillende (katalytische) technologieën te ontwikkelen voor de productie van CO als chemische component via de conversie vanuit CO2. De verschillende technologieën zullen vergeleken worden om hun potentieel te evalueren, en om veelbelovende strategieën te definiëren voor verdere ontwikkeling en opschaling.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Atmosferisch plasma as groene oplossing voor verbeterde adhesie en functionalizatie (PlasmaSol). 01/11/2019 - 31/10/2022

Abstract

Het algemene doel van het project is om niet-thermische atmosferische plasmatechnologie te gebruiken als een ecologische methode voor oppervlakmodificatie, om zo de huidige niet-ecologische processen te vervangen en/of oppervlakeigenschappen te verkrijgen die momenteel niet haalbaar zijn met conventionele processen. Binnen het PlasmaSol project wordt deze technologie onderzocht om (i) een goede adhesie tussen verschillende substraten enerzijds en folies of coatings anderzijds te verzekeren, (ii) hout-kunststof-composieten en textiel te voorzien van een antimicrobiële functionaliteit, en (iii) de brandvertragende eigenschappen van textiel te verbeteren. Door gebruik te maken van een uitgebreid arsenaal aan geavanceerde karakterisatietechnieken wordt fundamentele kennis over plasmachemie en -fysica verkregen, wat zal leiden tot een waardevolle dataset van geschikte precursoren voor de behandelde substraten. Deze dataset zal ook toepassingen vinden in domeinen die buiten de scope van dit project vallen. Om meer fundamentele inzichten in het plasmaproces te krijgen, zal het experimentele werk aangevuld worden met theoretisch modelleren van zowel de plasmareactor als het ontwerp van de nozzle met behulp van numerieke stromingsleer van de gasstroom en het plasmaproces, voor een uitgebreide selectie van condities.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

CO2-conversie in een microgolf plasma: een studie naar de onderliggende mechanismen d.m.v. computationeel en experimenteel onderzoek. 01/11/2019 - 31/10/2021

Abstract

Klimaatopwarming wordt gezien als een van de belangrijkste bedreigingen voor de mensheid. Het is daarom van cruciaal belang om nu actie te ondernemen. Een van de zaken die de strijd tegen klimaatopwarming kan helpen is het voorkomen van de productie en uitstoot (naar de atmosfeer) van CO2. De creatie van een gesloten kringloop van CO2 kan hierbij van cruciaal belang zijn. Hierbij kan men CO2 opvangen en recycleren tot producten van toegevoegde waarde, zoals industriële chemicaliën of brandstoffen. Een manier om tot deze kringloop te komen is d.m.v. plasma, een geïoniseerd gas. Hierop zal mijn project zich focussen: de conversie van CO2 in aanwezigheid van H2O in een microgolfplasma. H2O is een veelvoorkomende moleculen, maar desondanks bestaat er geen model voor CO2/H2O. Voordat echter een goed geoptimaliseerd systeem verkregen kan worden, moeten de onderliggende mechanismen onderzocht worden en dus ook alle bijhorende processen. De beste aanpak hiervoor is een combinatie van modelleren en experimenten. Hiervoor zal ik ook twee computermodellen opstellen: een model gebaseerd op chemische kinetiek (0D) en een tweede op fluïde dynamica (2D). Als tweede luik, zal ik experimenten doen in de UMONS en DIFFER. Uit de verkregen resultaten kunnen inzichten worden gehaald die dan zullen leiden tot verbeterde kennis over het systeem en dus ook een geoptimaliseerde conversie en efficiëntie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasma voor efficiënte stikstoffixatie 01/10/2019 - 30/09/2021

Abstract

Stikstoffixatie op industriële schaal verloopt via het Haber-Bosch proces, dat de productie van kunstmest domineert, maar een energie-intensief proces is, verantwoordelijk voor meer dan 300 miljoen ton CO2 uitstoot. Er is dus nood aan alternatieve technologie. Plasma is veelbelovend voor gedelocaliseerde productie, gebaseerd op hernieuwbare energie, en meerbepaald voor NO productie. In dit project wordt een gepulste microwave (MW) plasma bij atmosfeerdruk onderzocht voor NO productie uit lucht, op basis van computermodellering en experimenten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Oppervlakte-begrensd, snel-gemoduleerd plasma voor proces- en energie-intensificatie voor de conversie van kleine moleculen (SCOPE). 01/04/2019 - 31/03/2025

Abstract

Dit ERC Synergy project introduceert een grondbrekende nieuwe benadering om hernieuwbare energie te gebruiken voor drie belangrijke industriële reacties: 1) N2 fixatie, 2) CH4 valorizatie en 3) CO2 conversie in vloeibare brandstoffen. We gebruiken hiervoor niet-thermisch plasma, wat een groot potentieel heeft om deze kleine (laag reactieve) moleculen om te zetten bij normale temperatuur en druk, met een veel lagere koolstof voetafdruk (tot meer dan 90% tov bestaande processen). Echter, de selectiviteit en energie-efficiëntie van plasmatechnologie voor deze reacties is nog te laag, en dus zijn radicaal nieuwe benaderingen nodig, in combinatie met katalyse. Door geëxciteerde toestanden te creëren in vaste katalysatoren, die synergetisch werken met de geëxciteerde plasmadeeltjes, introduceren we een gloednieuw idee voor plasma-katalyse symbiose. Daarnaast introduceren we een nieuw concept van nano-/micro-plasma array via een innovatief elektrodedesign, om plasma te genereren aan het katalysatoroppervlak, waardoor we lange afstand transport vermijden. Door ferromagnetische nanodomeinen in te bouwen in de katalysator support en radiofrequente verhitting te introduceren, creëren we snelle temperatuursmodulaties direct aan de actieve sites van de katalysator. Door al deze elementen te combineren, zal dit project de selectiviteit en energie-efficiëntie verbeteren tot een niveau bereikt wordt dat geschikt is voor exploitatie. Dit vereist een synergie over verschillende schalen: nano (aan de katalysator), micro (op niveau van modelleren van de plasmadeeltjes), milli (op reactorschaal) en mega (op niveau van productieplant, voor duurzame productie en inschatten van de impact via "Life-Cycle-Assessment").

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasmakatalyse voor CO2 recycling en groene chemie (PIONEER). 01/01/2019 - 31/12/2022

Abstract

Het hoofddoel van dit project is de opleiding van een nieuwe generatie experten in CO2 valorisatie via plasmakatalyse. Plasmakatalyse is veelbelovend, maar de onderliggende processen zijn nog niet begrepen. In dit project zal het onderzoek zich toespitsten op een beter begrijpen van CO2 plasma's, hun interactie met katalysatoren, de vorming van geëxciteerde deeltjes, en de fundamentele reactiemechanismen. Verschillende soorten plasma's en katalysatoren en verschillende reactorconcepten zullen bekeken worden. De PhD topics reiken van plasmafysica tot de fysicochemische karakterisatie van vaste stof oppervlakken en katalysatoren. De studenten zullen ook getraind worden in verschillende soft skills.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontwikkeling van pakking materialen en katalysatoren voor selectieve en energie efficiënte plasmagedreven conversies (PLASMACATDESIGN). 01/01/2019 - 31/12/2022

Abstract

PlasMaCatDESIGN heeft tot doel de ontwerpregels voor (katalytisch geactiveerde) pakking materialen te ontwikkelen om plasma-geactiveerde gasfase conversiereacties naar basis chemicaliën te verbeteren. Door de materiaal- eigenschap – performatie correlatie te begrijpen, beogen we het verhogen van de conversie, selectiviteit en energie efficiëntie van twee geselecteerde industrieel en milieu relevante model reacties waar plasma katalyse specifieke voordelen kan hebben: selectieve CO2 conversie naar C1-C5 (geoxideerde) koolwaterstoffen en anorganische amines (stikstof fixatie).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasma-gebaseerde kankerbehandeling: Atomaire schaal simulaties. 01/10/2018 - 30/09/2021

Abstract

Plasma's zijn veelbelovend voor kankerbehandeling, maar er is een beter begrip van de anti-kanker eigenschappen nodig. De biologische effecten van plasma worden toegewezen aan de reactieve zuurstof- en stikstofdeeltjes (RONS). Plasma-geproduceerde RONS regelen essentiële biochemische "pathways", die chemische en fysische veranderingen in cellen teweegbrengen, maar de onderliggende mechanismen worden nog niet helemaal begrepen. In dit project worden atomaire simulaties gebruikt om de interactiemechanismen bestudeerd van RONS met 6 verschillende proteïnen die een vitale rol spelen in kanker(behandeling). Zowel reactieve als niet-reactieve moleculaire dynamica simulaties worden gebruikt om plasma-geïnduceerde structurele en functionele verandering in antioxidant, transmembraan- en celloppervlak proteinen te bestuderen, alsook de daaropvolgende effecten op hun beschermende, transport en bindingseigenschappen, die uiteindelijk tot kanker celdood zullen leiden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasma voor toepassingen in het milieu, geneeskunde, analytische chemie en materiaalwetenschappen. 01/05/2018 - 31/12/2024

Abstract

Plasma is een geïonizeerd gas. Het is de vierde aggregatietoestand, naast vast, vloeibaar en gasvormig. Het komt in de natuur voor, maar kan ook door de mens opgewekt worden door het aanleggen van elektrische velden of warmte aan een gas. Plasma bestaat uit gasmoleculen, maar ook uit vele reactieve deeltjes, zoals elektronen, verschillende soorten ionen, radicalen en geëxciteerde deeltjes. Deze reactieve chemische cocktail maakt plasma interessant voor vele toepassingen. Wij bestuderen de onderliggende mechanismen in plasma, met inbegrip van de plasmachemie, plasma reactor design en plasma‐oppervlak interacties, door middel van computersimulaties en experimenten, om de volgende toepassingen te verbeteren: (1) in materiaalwetenschappen (voor nanotechnologie en de fabricatie van microchips), (2) voor analytische chemie, (3) in milieu/energie toepassingen (nl. de conversie van broeikasgassen en stikstoffixatie, en (4) in de geneeskunde (vooral kankeronderzoek).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

CO2PERATE: alle hernieuwbaar gebaseerde CCU naar mierenzuur geïntegreerd in een industriële microgrid 01/03/2018 - 28/02/2023

Abstract

Het hoofddoel van het project is de ontwikkeling van technologieën voor de omzetting van CO2 in chemicaliën met toegevoegde waarde met behulp van katalyse en hernieuwbare energie. Om de verschillende technologiën te benchmarken, vergelijken en ontwikkelen werd de synthese van mierenzuur gekozen als initiële doelmolecule.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Experimentele en theoretische studie van de fundamentele mechanismen van stikstoffixatie door plasma en plasma-katalyse: ontwikkeling van nieuwe, milieuvriendelijke en efficiënte processen (NITROPLASM). 01/01/2018 - 31/12/2021

Abstract

Stikstof is een cruciaal element voor levende organismen op aarde. De transformatie van atmosferische N2 in moleculen die geïncorporeerd kunnen worden door de meeste organismen (zgn. N2 fixatie) wordt ofwel gedaan door microorganismen of door energetisch kostelijke chemische processen (bliksem, het Haber- Bosch (H-B) proces). Vermits de theoretische limiet voor de energie- consumptie van N2 fixatie via non-thermisch plasma (NTP) meer dan 2.5 keer lager is dan de energie-consumptie van het H-B proces, heeft dit project als doel om de NTP processen voor N2-fixatie te bestuderen, via zowel reductie als oxidatie. Het doel is om een gedetailleerd inzicht te krijgen in de N2 fixatie-mechanismen in N2/O2 en N2/CH4 plasma's door gecombineerde experimenten en numerieke simulaties van een groot aantal plasma-types, met inbegrip van plasma-vloeistof-ontladingen. Om de N2 fixatiesnelheid en het rendement te verhogen, zal ook plasmakatalyse bestudeerd worden in dezelfde gasmengsels. De katalysatoren zullen bereid worden via traditionele alsook plasma-gebaseerde calcinatie en plasma-gebaseerde modificatie van de "supports" en gesynthetiseerde katalysatoren. In dit project wensen we dus fundamenteel inzicht te verkrijgen in de mechanismen van plasma-gebaseerde N2 fixatie in de gasfase, vloeistoffase en aan katalysatoroppervlakken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

SusChemA. 01/01/2015 - 31/12/2020

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)

Onderzoeksgroep(en)

Atomaire schaal modellering voor plasma-geassisteerde kanker immunotherapie: Studie van de signaalremmende eiwitten. 01/10/2019 - 30/09/2020

Abstract

Biomedische toepassingen van koude atmosferische plasma's krijgen toenemende interesse, vooral voor kanker immunotherapie. De onderliggende mechanismen zijn echter nog verre van begrepen. Plasma creëert een mengsel van reactieve zuurstof- en stikstofdeeltjes, die interageren met levende cellen, en op moleculair niveau modificaties teweegbrengen in de celcomponenten (bv. proteïnen) tengevolge van oxidatie. Dit zal de intra- en/of intercellulaire signaaloverdrachten beïnvloeden, die aanleiding geven tot veranderingen in het celmetabolisme, waarvan men aanneemt dat het leidt tot immunogene kankerceldood. Om de effecten van plama op het proces van kankerceleliminatie door het immuunsysteem beter te begrijpen, is een fundamenteel inzicht nodig in de proteïne-proteïne interactie van kankercellen en immuuncellen, en in het effect van plasma-geïnduceerde oxidatie op deze interactie. Complementair aan experimenten kunnen computersimulaties de onderliggende processes bestuderen met nanoschaal precisie. In dit project wens ik daarom de mechanismen van immunogene celdood geïnduceerd door plasma-gecreëerde RONS te ontrafelen, die aanleiding geven tot eliminatie van kankercellen door immuuncellen. Specifiek zal ik een combinatie van verschillende soorten atomaire schaal simulaties uitvoeren, om de interactie tussen proteïnen van immuuncellen en van kankercellen, en het effect van oxidatie op deze interactie te bestuderen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasmabehandelde vloeistoffen voor kankerbehandeling: de selectiviteit tegen kankercellen verklaren door een gecombineerde experimentele en computationele studie. 01/10/2018 - 31/01/2019

Abstract

Plasma wint aan interesse voor kankerbehandeling, hoewel de toepassing nog in zijn kinderschoenen staat. Naast directe plasmabehandeling van kankercellen kan plasma ook gebruikt worden om vloeistoffen te behandelen, die gelijkaardige anti-kankereffecten blijken te hebben als het plasma zelf. Deze plasmabehandelde vloeistoffen (Eng: plasma-treated liquids, PTL) zijn veelbelovend voor kankerbehandeling, omdat ze meer algemeen kunnen worden toegepast, bv. ze kunnen direct in weefsel van patiënten geïnjecteerd worden. Echter, de selectiviteit van PTL behandeling naar kankercellen, waarbij normale cellen onaangetast blijven, werd nog niet grondig onderzocht. Dit is exact de focus van dit project. We wensen uit te zoeken welke kankerceltypes meer (of minder) gevoelig zijn aan PTL behandeling en hoe de selectiviteit naar kankercellen kan bevorderd worden. Daarom zullen we de chemische samenstelling van de PTL (reactieve zuurstof-, stikstof- en chloordeeltjes) in verband brengen met de selectiviteit in celdood van kankercellen vs. normale cellen, om uit te zoeken welke deeltjes deze selectiviteit kunnen bevorderen (WP1). In parallel zullen we een 0D en 2D computationeel model ontwikkelen om de plasma-vloeistof interacties te bestuderen (WP2+3). Met de verkregen kennis in WP1 zullen de modellen gebruikt worden om uit te zoeken welke plasmabehandelingsvoorwaarden de selectiviteit kunnen bevorderen. Vervolgens zullen deze condities gebruikt worden in patient celexperimenten om de selectiviteit te verbeteren (WP4). Tenslotte zullen we ook de onderliggende mechanismen van deze selectiviteit in de celexperimenten trachten te ontrafelen (WP4).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Begrijpen van materiaal-structuur-activiteit correlatie in plasma katalytische CO2 conversie (PLASMACAT) 01/05/2018 - 31/03/2019

Abstract

Tot nu toe werd plasma katalyse bestudeerd in verschillende type reactoren, onder verschillende omstandigheden en op een gefragmenteerde manier. Dat maakt het moeilijk om systematische informatie te verwerven over de impact van verschillende materiaaleigenschappen op plasma katalyse. Daarom heeft dit project tot doel om de materiaalimpact van een beperkt aantal materialen in meer detail te bestuderen. Hierbij wordt aandacht besteed aan specifieke eigenschappen zoals de vorm, metaal dispersie en metaal-drager interactie, welke nog niet eerder op een systematische manier werden nagegaan. Specifiek voor dit project wordt getracht de impact van katalysator dispersie op dry reforming van methaan en CO2 beter te begrijpen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasmakatalyse op nanoschaal: een generisch Monte Carlo model voor onderzoek naar de diffusie en de chemische reacties van plasmadeeltjes aan poreuze katalysatoren. 01/10/2017 - 30/09/2020

Abstract

In dit project willen we een generiek model ontwikkelen om de diffusie van plasmadeeltjes in en uit de poriën van een katalysator te simuleren, alsook de katalytische reacties aan het porieoppervlak. Op deze manier trachten we inzicht te verwerven in de onderliggende processen van plasmakatalyse in het algemeen, en specifiek van de plasmakatalytische conversie van CO2 en H2 naar methanol. In dit project willen we focussen op de conversie op een Cu-katalysator. Met behulp van kwantumchemische berekeningen willen we de adsorptie-eigenschappen bepalen van de belangrijkste plasmadeeltjes en de verschillende reactiemechanismen en reactiesnelheden aan het oppervlak. In parallel willen we een Monte Carlo model ontwikkelen om de diffusie van plasmadeeltjes in katalysatorporiën te bestuderen, alsook hun oppervlaktereacties, waarvoor we gebruik zullen maken van de resultaten bekomen via de kwantumchemische berekeningen. Dit model zal ons toelaten om de rol van plasmadeeltjes te bestuderen bij de methanolsynthese, de invloed van de poriegrootte en de porievorm, op het totale rendement, welke reactieproducten en nevenproducten gevormd worden en of deze producten uit de poriën kunnen diffunderen, om plaats te maken voor nieuwe reagentia. De resultaten van deze studie zullen de noodzakelijke informatie verschaffen voor het beter begrijpen van de fundamentele plasmakatalytische processen en zijn essentieel voor het verder optimaliseren van deze beloftevolle processen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontrafelen van de mechanismen van plasma-geinduceerde immunogene kanker celdood en bepalen van de efficientie om anti-tumor immuniteit op te wekken: Een experimentele en computationele studie. 01/10/2017 - 30/09/2020

Abstract

Dit project bestudeert de mechanismen van niet-evenwichtsplasma in kankerbehandeling, en meer specifiek de rol van het immuunsysteem, via een combinatie van experimenten, computersimulaties en karakterisatie van plasma-behandelde vloeistoffen gebruikt voor de kankerbehandeling.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering en experimentele validatie van een "flowing afterglow" ionenbron bij atmosfeerdruk gebruikt voor "ambient" ionizatie massaspectrometrie. 01/10/2017 - 30/09/2020

Abstract

"Ambient desorption/ionization mass spectrometrie" is een nieuw domein binnen de massaspectrometrie dat toenemend aan belang wint in de analytische chemie. In dit project wensen we een ioenbron voor deze toepassing te beschrijven via computersimulaties, nl. de "flowing atmospheric pressure afterglow" (FAPA).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Simulaties op atomaire schaal voor een beter begrip van kankerbehandeling via plasma's. 01/10/2017 - 30/09/2019

Abstract

Plasma's bij atmosfeerdruk winnen meer en meer aan interesse voor biomedische toepassingen, zoals sterilizatie, wondbehandeling, behandeling van tandgaatjes, en vooral kankerbehandeling. Plasma heeft voor deze laatste toepassing al veelbelovende resultaten getoond, zowel in vitro als in vivo, en kan veel soorten cellen behandelen zonder de gezonde cellen aan te tasten, maar de onderliggende mechanismen zijn nog niet volledig begrepen. Daarom zullen in dit project atomaire simulaties uitgevoerd worden om de interactie van reactieve zuurstof en stikstof deeltjes met biomoleculen te beschrijven, die een rol spelen in kanker(behandeling), nl. de fosfolipide dubbellaag, DNA en proteïnen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van een "gliding arc" plasma reactor met behulp van COMSOL Multiphysics 01/10/2017 - 30/09/2019

Abstract

Plasma is een veelbelovende methode om de broeikasgassen CO2 en CH4 om te zetten in nieuwe componenten met toegevoegde waarde. In dit project wordt een "reverse vortex flow" Gliding Arc (GA) plasma, wat één van de meest veelbelovende methoden is voor deze toepassing, bestudeerd via computersimulaties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Naar een fundamenteel inzicht in elektrische ontladingen in en in contact met water. 01/10/2017 - 30/09/2018

Abstract

Elektirsche ontladingen in contact met water zijn veelbelovend voor milieu-, chemische en biomedische toepassingen, maar de onderliggende mechanismen van plasma-water interactie zijn nog niet goed begrepen. Daarom wil dit project meer inzicht krijgen in de mechanismen van plasma initiatie in water en van DBD in contact met water, via uitgebreide modellering, gevalideerd met experimenten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Antikanker activiteit van plasma-geactiveerd medium en zijn onderliggende mechanismen: Gecombineerde experimentele en computationele studie (Anticancer-PAM). 01/09/2017 - 31/08/2019

Abstract

Koud atmosferisch plasma krijgt meer en meer belangstelling voor kankerbehandeling. Naaste directe behandeling is er ook meer en meer interesse voor indirecte behandeling, via vloeistoffen behandeld met plasma. Dit zgn. plasma-geactiveerd medium (PAM) is veelbelovedn, maar de anti-kankereigenschappen zijn nog niet volledig begrepen. In dit project zullen we trachten meer inzicht te krijgen in deze mechanismen via een combinatie van experimenten en computersimulaties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Lage temperatuur plasma voor medische toepassingen (LTPAM) 01/05/2017 - 30/04/2019

Abstract

Atmosferische druk lage temperatuur plasma's (LTP) heeft veelbelovende biomedische toepassingen. Deze plasma's vormen een groot aantal moleculaire, ionaire en radicalaire deeltjes, verantwoordelijk voor de anti-bacteriële, anti-virale en anti-kanker eigenschappen van LTP. Echter, de chemische en fysische processen in biologisch relevante media zijn nog verre van begrepen. Water is een essentieel deel van het bio-milieu, en de LTP-geïnduceerde chemie in vloeistoffen vereisen meer gedetailleerde studies. Dit is exact het doel van dit project.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Op weg naar plasma als kankerbehandeling: onderzoek naar de invloed van plasma op het herstel van DNA schade in glioblastoma multiforme als tumor model. 01/01/2017 - 17/09/2017

Abstract

Recent is er veel interesse voor een nieuwe behandelingsmethode van kankercellen, gebaseerd op niet-thermisch plasma (NTP). Plasma is een geionizeerd gas. Het is een zeer reactief mengsel, bestaande uit elektronen, ionen, radicalen en energetische neutrale deeltjes, terwijl het gas zich nog steeds bij kamertemperatuur bevindt. Exact deze combinatie van reactieve deeltjes en lage gastemperatuur maakt het zo geschikt voor de behandeling van biologische materiaal. Er wordt gesteld dat de anti-kanker capaciteit van plasma gerelateerd is aan de vorming van reactieve zuurstof en stikstof deeltjes (reactive oxygen and nitrogen species; RONS). Voorgaand onderzoek heft ook aangetoond dat plasma selectief kancercellen kan doden ipv gezonde cellen, wat een voordeel is tov traditionele behandelingsmethoden, zoals radio- en chemotherapie. Er is echter nog onvoldoende geweten over de actuele werkingsmechanismen, of de selectiviteit, van plasma, en dit maakt het moeilijker om de farmaceutische industrie te overtuigen om te investeren in deze techniek en om het te ontwikkelen tot een volwaardige behandelingsmethode voor kanker. Tijdens dit onderzoek zullen we de antikanker capaciteit van NTP bestuderen, welke RONS zijn verantwoordelijke, en hoe kan NTP de response op DNA schade (DNA damage response; DDR) van kankercellen beinvloeden. Dit laatste is een collectie van mechanismen die geactivateerd worden zodra DNA schade wordt gedetecteerd, met het doel om dit te herstellen. Dit is zeer interessant, want het is geweten dat (a) plasma DNA schade kan induceren, en (b) de DDR van kankercellen is reeds deels aangetast, en dit maakt het een waardevolle oncologische target. We zullen een herstentumor, glioblastoma multiforme, als modelsysteem bestuderen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Naar een fundamenteel begrip van plasma voor kankerbehandeling: Een gecombineerde experimenteleen computationele studie. 01/10/2016 - 30/09/2019

Abstract

Niet-thermisch plasma wint de laatste jaren enorm aan interesse voor kankerbehandeling. De onderliggende mechanismen zijn echter nog niet volledig begrepen. In dit project zullen we de interactie van plasma met kankercellen in vitro bestuderen, en ook computersimulaties uitvoeren. De experimenten zullen uitgevoerd worden met een plasmajet in helium, met zuurstof of stikstof toevoeging, bij verschillende condities. Na plasmabehandeling zullen we de celviabiliteit, celmorfologie en verandering in cellulaire membraanintegriteit bestuderen, alsook de expressieniveaus van apoptose-gerelateerde genen. In parallel zullen we ook computersimulaties uitvoeren op twee niveaus. Ten eerste zullen we de plasmachemie bij verschillende condities bestuderen via 0D reactiekinetiek modellen, om uit te zoeken welke de belangrijkste (biochemisch actieve) plasmadeeltjes zijn. Ten tweede zullen we "united-atom niet-reactieve moleculaire dynamica simulaties uitvoeren om de belangrijkste mechanismen van fosfatidylserine flipflop in het celmembraan, gekend als signaal voor apoptose van kankercellen, te onderzoeken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasmakatalyse op nanoschaal: Modelontwikkeling voor diffusie van plasmadeeltjes in poriën en studie van het katalytisch gedrag aan het porie-oppervlak. 01/10/2016 - 30/09/2017

Abstract

In dit project willen we een generisch model ontwikkelen om de diffusie van plasmadeeltjes in en uit katalysatorporiën te simuleren, alsook de katalytische reacties aan het oppervlak, om inzicht te verkrijgen in de onderliggende processen van plasmakatalyse, en meer specifiek van de plasmakatalytische conversie van CO2 en H2 naar methanol aan een Cu-katalysator. Met behulp van kwantumchemische berekeningen willen we de adsorptie-eigenschappen van de belangrijkste plasmadeeltjes bepalen, alsook de verschillende reactiemechanismen en reactiesnelheden. In parallel willen we ook een Monte Carlo model ontwikkelen om de diffusie van plasmadeeltjes in katalysatorporiën, en hun oppervlaktereacties, te simuleren, waarvoor we de resultaten van de kwantumchemische berekeningen zullen gebruiken. We willen de minimum poriediameter bepalen, nodig voor de plasmadeeltjes om in de katalysatorporiën te dringen en chemische reactiies te ondergaan, alsook welke reactieproducten en nevenproducten gevormd worden en of deze producten uit de poriën kunnen diffunderen om plaats te maken voor nieuwe reactants. De results van deze studie zullen ons de noodzakelijke informatie verschaffen om de plasmakatalytische processen op fundamenteel niveau te begrijpen, en ze zijn essentieel om deze processen verder to optimiseren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modelleren van een microgolf plasmareactor voor energie-efficiënte CO2 conversie. 15/07/2016 - 14/07/2017

Abstract

Er is de laatste jaren een groeiende interesse in plasma-gebaseerde CO2 omzetting, omdat deze kan plaatsvinden bij milde reactieomstandigheden en met beperkt energieverbruik. The meest veelbelovende plasma reactor, waarvoor de hoogste energie-efficiëntie tot nu toe werd aangetoond, is een microgolf plasmareactor. De hoogste energie-efficiëntie tot nu toe gerapporteerd werd echter verkregen bij zeer specifieke omstandigheden, nl. gereduceerde gasdruk en supersonische gasstroomsnelheid, of een speciale vortex gasstroom. In dit project wensen we de onderliggende mechanismen te onderzoeken van energie-efficiënte CO2 conversie in een plasmareactor, en te achterhalen onder welke omstandigheden optimale conversie en energie-efficiëntie bereikt kan worden. Dit is bij voorkeur bij atmosfeerdruk, wat meest compatibel is met latere industriële implementatie. Om dit doel te bereiken, ontwikkelen we een model voor een microgolf plasmareactor, en de modelresultaten zullen gevalideerd worden door vergelijking met experimenten uitgevoerd in onderzoeksgroepen waarmee we samenwerken. De modelontwikkeling gebeurt stapsgewijs, startend van een 0D chemische kinetiek model om de CO2 plasmachemie te beschrijven. Het gedetailleerde plasmachemie model moet echter gereduceerd worden om compatibel te zijn met 2D en 3D modellen. In parallel ontwikkelen we ook een 2D model for een microgolf plasma in argon in een eenvoudige geometrie, en de gereduceerde CO2 chemieset zal in dit 2D model worden ingevoegd. Vervolgens zal het 2D model uitgebreid worden naar 3D, om microgolf plasmareactoren met supersonische en vortex gasstromen te kunnen bestuderen. Deze modellen zullen, na validatie met experimenten, toelaten om de meest geschikte condities (gasdruk, aangelegd vermogen, frequentie, reactorgeometrie, gasstromingspatroon en gasstroomsnelheid) te bestuderen, voor optimale CO2 conversie en energie-efficientie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellering en experimentele validatie van plasma en plasma-oppervlak interacties, voor een dieper inzicht in cryogeen plasma etsen (Cryoetch). 08/06/2016 - 07/06/2018

Abstract

In navolging van de wet van Moore worden er veel inspanningen gedaan om de karakteristieke dimensies van halfgeleider materials voor microchip toepassingen steeds kleiner te maken. Daarbij speelt plasma etsen een zeer grote rol, omwille van zijn anisotropie. Om echter nog naar kleiner dimensies te gaan dan de huidige 14 nm, zijn er ook voor de huidige "state-of-the-art" plasma etsprocessen belangrijkte uitdagingen, zoals plasma-geinduceerde schade. Om dit te beperken, is een nieuw proces ontwikkeld, nl. cryogeen etsenmet SF6/O2/SiF4 of CxFy plasma's. In dit project bestuderen we de fundamentele mechanismen van het plasma en zijn interactie met oppervlakken, voor deze gasmengsels met behulp van numerieke modellering, alsook cryogene plasma-etsexperimenen om de modelleerresultaten te valideren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Multischaal modellering van plasmakatalyse. 01/01/2016 - 31/12/2019

Abstract

Dit project beschrijft de fundamentele processen van plasmakatalyse door middel van multischaal modellering. De plasmachemie in een CH4/CO2 mengsel wordt beschreven met een 0D model, en ingebracht in een 3D macroschaal model van een gepakte bed reactor. Het plasmagedrag nabij/in de poriën van de katalysator wordt beschreven op microschaal. De plasma-katalysator interacties op atomaire schaal worden gemodelleerd met klassieke MD en DFT simulaties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellering en experimentele validatie van een "gliding arc" ontlading: Vergelijking van een klassieke en een plasmatron "gliding arc". 01/01/2016 - 31/12/2019

Abstract

De conversie van broeikasgassen (vooral CO2 en CH4) in waardevolle chemicaliën of hernieuwbare brandstoffen wint sterk aan interesse, om de broeikasgasconcentraties te reduceren, en dus het probleem van de klimaatopwarming tegen te gaan. Een gliding arc plasma is hiervoor veelbelovend, omdat het inerte gasmoleculen kan activeren bij atmosfeerdruk en gematigde temperatuur met beperkte energiekost. De onderliggende mechanismen van een gliding arc zijn echter verre van begrepen. In dit project willen we een beter inzicht verkrijgen in de onderliggende mechanismen van twee types gliding arc plasma's, nl. een klassieke gliding arc en een nieuw type van "reverse vortex flow" gliding arc (plasmatron), die mogelijk nog veelbelovender is. We doen dit via extensieve modellering, gevalideerd door experimenten. Eerst zullen we de plasmachemie van een CH4/CO2 mengsel bestuderen. Deze plasmachemie zal geintroduceerd worden in een gekoppeld magnetohydrodynamica (MHD) - kinetiek model om de spatiale en tijdsafhankelijke plasma-eigenschappen te onderzoeken. Dit model zal gevalideerd worden door experimenten, uitgevoerd in Antwerpen en in Liverpool. We willen de effecten onderzoeken van de CH4/CO2 verhouding, het ontladingsvermogen en de gasstroomsnelheid in beide types van gliding arcs, op de gasconversie, de producten en selectiviteiten van de gevormde producten en op de energie-efficiëntie, zowel theoretisch als experimenteel. Dit laat ons toe om te voorspellen welke de optimale condities en plasma setup zijn voor broeikgasgas conversie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

De invloed van de elektrokatalytische eigenschappen van Cu/Ag core-shell nanopartikels op de reductie van CO2 in een continue elektrochemische microreactor. 01/10/2015 - 30/09/2019

Abstract

De concentratie van CO2 in de atmosfeer is in de laatste decennia sterk toegenomen. Door de doelstellingen vooropgesteld door Europa is de afname van CO2 van cruciaal belang voor zowel de industrie als de onderzoekswereld. Bijgevolg focussen we in dit project op de elektrochemische reductie van CO2. Opdat dit procedé echter ooit kosteneffectief en industrieel toepasbaar kan worden, is het verlagen van de hoge overpotentiaal voor de elektrochemische reductie van CO2 noodzakelijk. Dit verplaatst het probleem naar de wereld van elektrokatalyse. In het bijzonder zullen de katalytische eigenschappen van bimetallische Cu/Ag core-shell nanopartikels op de reductie van CO2 naar waardevolle C1-C3 koolwaterstoffen onderzocht worden. Elektrochemische metingen zullen inzicht verschaffen in het reactiemechanisme en deze informatie zal aangewend worden in de elektrodepositie van de nanopartikels en toelaten om hun core-shell morfologie te optimaliseren. Daarnaast wordt in dit project de vorming van deze elektrokatalysatoren gecombineerd met de ontwikkeling van een continue elektrochemische membraanmicroreactor (integratie van zowel elektrodestructuur als celopbouw). We zijn ervan overtuigd dat deze gecombineerde aanpak de volgende stap betekent in een verdere industriële vertaling van de reductie van CO2 tot brandstoffen en chemische bouwstenen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Atomaire schaal modellering voor plasma behandeling van kanker. 01/10/2015 - 30/09/2018

Abstract

Atmosfeerplasma's winnen aan interesse in de geneeskunde, en vooral voor kankerbehandeling, maar de onderliggende processen zijn nog niet helemaal begrepen. In dit project zullen de interacties van reactieve plasmadeeltjes met biomoleculen die van belang zijn bij kanker(behandeling), nl. de fosfolipide dubbellaag, DNA en proteïnen, bestudeerd worden via atomaire simulaties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van plasmas en hun oppervlakteprocessen, met experimentele validatie, voor een beter inzicht in cryogeen etsen. 01/10/2015 - 31/08/2018

Abstract

Plasma's worden veel gebruikt in de micro-elektronica voor het maken van computerchips, via plasma etsen. De laatste jaren is er veel interesse voor cryogeen plasma etsen van zgn. "low-k" materialen, met SF6/O2/SiF4 en CxFy plasma's. In dit project worden deze plasma's en hun interactie met de wafer beschreven via computersimulaties, om cryogeen plasma etsen te optimaliseren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Simulaties op atomaire schaal voor een beter begrip van kankerbehandeling via plasma's. 01/10/2015 - 30/09/2017

Abstract

Plasma's bij atmosfeerdruk winnen meer en meer aan interesse voor biomedische toepassingen, zoals sterilizatie, wondbehandeling, behandeling van tandgaatjes, en vooral kankerbehandeling. Plasma heeft voor deze laatste toepassing al veelbelovende resultaten getoond, zowel in vitro als in vivo, en kan veel soorten cellen behandelen zonder de gezonde cellen aan te tasten, maar de onderliggende mechanismen zijn nog niet volledig begrepen. Daarom zullen in dit project atomaire simulaties uitgevoerd worden om de interactie van reactieve zuurstof en stikstof deeltjes met biomoleculen te beschrijven, die een rol spelen in kanker(behandeling), nl. de fosfolipide dubbellaag, DNA en proteïnen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van een "gliding arc" plasma reactor met behulp van COMSOL Multiphysics. 01/10/2015 - 30/09/2017

Abstract

Plasma is een veelbelovende methode om de broeikasgassen CO2 en CH4 om te zetten in nieuwe componenten met toegevoegde waarde. In dit project wordt een "reverse vortex flow" Gliding Arc (GA) plasma, wat één van de meest veelbelovende methoden is voor deze toepassing, bestudeerd via computersimulaties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

EnOp: CO2 voor energieopslag. 30/06/2015 - 30/06/2020

Abstract

Om het westerse energiesysteem toch flexibel, betrouwbaar en toegankelijk te houden is (chemische) energieopslag essentieel. In het door NanoHouse geïnitieerde project 'CO2 voor Energieopslag' (EnOp) worden energieopslag systemen en materialen ontwikkeld met CO2. EnOp heeft als doel om energieopslagsystemen en CO2-omzettingstechnologieën te ontwikkelen. Het opslaan van duurzaam opgewekte energie gebeurt onder andere door CO2 om te zetten in hoger-energetische koolstofverbindingen. Deze verbindingen kunnen worden gebruikt als vervanging voor fossiele brandstoffen (chemische energiedragers) en/of als grondstof voor eindproducten zoals kunststoffen (specialty chemicals). Onderzoek en ontwikkeling door EnOp resulteert in zeven uitgewerkte technologieën: Drie technologieën om zonlicht en CO2 om te zetten en op te slaan in de vorm van chemicaliën en brandstoffen. Vier technologieën om energie indirect via elektriciteit om te zetten zoals bv. via plasma technologie. Elk traject van EnOp wordt door een consortium van internationale partners uitgevoerd. Een businessteam intensiveert de grensoverschrijdende samenwerking. Dit team bestaat uit Vlaamse en Nederlandse ondernemers. Naast de inhoudelijke kennis worden op deze wijze ook Vlaamse en Nederlandse marktinzichten op een pragmatische manier betrokken bij EnOp.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Naar een fundamenteel inzicht in 'gliding arc' ontladingen ten behoeve van de conversie van broeikasgassen naar materialen met hoge toegevoegde waarde (GlidArc). 22/06/2015 - 21/06/2017

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds EU. UA levert aan EU de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Nano-excellentie consortium. 01/01/2015 - 31/12/2019

Abstract

Het Excellentie consortium Nano vertegenwoordigt de expertise op het gebied van de nanowetenschappen die aanwezig is in de drie deelnemende groepen: EMAT, CMT en PLASMANT. Het consortium staat in voor een uniforme communicatie en samenwerking die de kernkwaliteiten van de verschillende groepen bundelt om de reeds sterke internationale positie van de nanowetenschappen aan de Universiteit Antwerpen nog verder te versterken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Systematisch onderzoek naar de impact en opportuniteiten van katalysatoren in de conversie van CO2 en methaan door middel van een plasma. 01/01/2015 - 31/12/2018

Abstract

In dit onderzoek zal getracht worden om CO2 en CH4 (twee broeikasgassen) via dry reforming om te zetten naar syngas (een mengsel van H2 en CO) en vervolgens naar methanol. Dit zal gebeuren door een synergie van plasma en katalyse, ofwel in twee stappen, ofwel (preferentieel) in één stap. De synergie zal bestudeerd worden door een pakking in een DBD reactor te plaatsen, vervolgens hierop een dragermateriaal aan te brengen en tenslotte hierop een katalytisch actief element af te zetten. Door dit stapsgewijs proces kan heel wat geleerd worden over de synergie tussen plasma en katalyse.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Monsterinvoer in inductief gekoppelde plasma's: een beter inzicht via computermodellering. 01/10/2014 - 30/09/2017

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)

Onderzoeksgroep(en)

Computersimulaties van goud gekatalyzeerde groei van koolstof nanobuisjes op atomaire schaal. 01/10/2014 - 30/09/2017

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)

Onderzoeksgroep(en)

Multi-tijdsschaal simulaties op atomaire schaal van plasma katalyse en plasma-gebaseerde groei van koolstof nanostructuren. 01/10/2014 - 30/09/2016

Abstract

In dit project zal ik nieuwe technieken en hulpmiddelen voor het uitvoeren van atomistische simulaties ontwikkelen, om hiermee vervolgens de fundamentele mechanismen van complexe plasma-gebaseerde processen te ontrafelen. Specifiek zal de focus liggen op plasma-katalyse, die een energie-efficiënte route kan leveren voor de conversie van broeikasgassen in waardevolle chemicaliën, en plasma-gebaseerde groei van koolstof-nanostructuren, die beloftevolle perspectieven biedt om de structuur en samenstelling van deze structuren beter te controleren dan conventionele thermische methoden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Inzicht in plasma-TiO2 katalysator interactie voor de omzetting van broeikasgassen. 01/10/2014 - 30/09/2016

Abstract

Atomaire simulaties zijn van essentieel belang om een beter inzicht te krijgen in zaken zoals bijvoorbeeld plasmakatalyse en de groei van koolstofnanobuisjes. Gedurende dit onderzoek zullen krachtveldparameters ontwikkeld worden op basis van DFT-berekeningen zodat het mogelijk is dergelijke systemen en reacties op atomair niveau te bestuderen met moleculaire dynamica en zo een beter fundamenteel inzicht te verkrijgen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

CO2 conversie voor de aanmaak van hernieuwbare chemische basisproducten en brandstoffen via synergie tussen plasma en fotokatalysatoren (SynCO2Chem). 01/04/2014 - 31/08/2019

Abstract

Dit project heeft als doel experimenteel bewijs te leveren dat fotokatalysatoren in plasma katalyse in staat zijn om CO2 te reduceren tot hernieuwbare basischemicaliën en brandstoffen (chemische energie) uitgaande van laag geconcentreerde CO2 stromen welke water en onzuiverheden bevatten. We beogen hiervoor de noodzakelijke basiskennis te ontwikkelen en aan te tonen dat deze technologie perfect aansluit met de recent gedefinieerde gebreken, noodzaak en opportuniteiten voor hoog potentiële CO2 conversie technologie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellering voor een beter inzicht in de onderliggende mechanismen van plasmakatalyse. 01/01/2014 - 31/12/2017

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)

Onderzoeksgroep(en)

CO2 conversie via plasmakatalyse: ontrafelen van de invloed van het plasma en de nanokatalysator eigenschappen op de conversie-efficientie. 01/01/2014 - 31/12/2017

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)

Onderzoeksgroep(en)

Grootschalige simulaties van micro-ontladingen met een Particle-In-Cell/Monte Carlo/Direct Simulation Monte Carlo model (postdoc beurs Ya ZHANG, China). 01/01/2014 - 30/06/2015

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de federale overheid. UA levert aan de federale overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van plasmachemie in CHxFY gebaseerde gasmengingen voor micro-elektronische toepassingen. 05/10/2013 - 07/04/2014

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds Erasmus Mundus. UA levert aan Erasmus Mundus de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Reactieve atmosferische plasmaverwerking - eDucation netwerk (RAPID). 01/10/2013 - 30/09/2017

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds EU. UA levert aan EU de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Naar een fundamenteel inzicht van "warme plasmas" – Conversie van broeikasgassen naar waardevolle chemicaliën m.b.v. "gliding arc" en microgolf plasmas. 01/10/2013 - 30/09/2014

Abstract

De omzetting van broeikasgassen in waardevolle chemicaliën is zowel vanuit economisch als ecologisch standpunt een zeer interessant proces. Uit recente studies blijken "warme plasmas" (i.h.b. gliding arc en microgolfontladingen)hiervoor zeer beloftevol te zijn. Een inzicht in deze complexe systemen ontbreekt echter nog volledig. Via uitgebreid modeleerwerk van de plasma eigenschappen en chemie tracht ik deze leegte op te vullen om zo de nodige kennis aan te reiken voor het optimale gebruik van deze "warme plasmas" voor o.a. de conversie van broeikasgassen naar waardevolle chemicaliën.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Francqui onderzoekshoogleraar "PLASMA". 01/09/2013 - 31/08/2016

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds een privé-instelling. UA levert aan de privé-instelling de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van de plasmachemie in een capacitief gekoppeld plasma gebruikt voor micro-elektronica toepassingen 01/04/2013 - 31/12/2013

Abstract

Plasma's worden veel gebruikt in de micro-elektronica voor het maken van computerchips, nl. in plasma etsen en depositie van verschillende materialen. Er is een toenemende interesse in het gebruik van zeer complexe gasmengsels, bv. gebaseerd op CHxFy, soms zelfs in combinatie met HBr, Cl2 en O2. In dit project wensen we een beter begrip te krijgen van de plasmachemie in verschillende CHxFy plasma's, nl. CHF3, CH2F2 , CH3F en CF4, door middel van een computermodel. Hiervoor zullen we gebruik maken van het "hybrid plasma equipment model" (HPEM). We gaan een reactieset opstellen, gebaseerd op een groot aantal plasmadeeltjes, nl. verschillende soorten moleculen, radicalen, ionen, geëxciteerde deeltjes en de elektronen. Deze deeltjes reageren met elkaar via een groot aantal soorten botsingen, nl. elektron-neutraal, elektron-ion, ion-ion, ion-neutraal en neutraal-neutraal reacties. We gaan een lijst van alle mogelijke reacties opstellen, met de overeenkomstige botsings-werkzame-doorsneden en reactiesnelheidscoëfficiënten. Vervolgens moeten we voor elk plasmadeeltje de verschillende productie- en verliesprocessen definiëren, om de behoudsvergelijkingen op te lossen. Het transport van de deeltjes zal beschreven worden op basis van diffusie, migratie en advectie. De elektrische veldverdeling in het plasma zal zelfconsistent berekend worden uit de dichtheden van de geladen deeltjes, door oplossen van de Poisson vergelijking. Typische resultaten van dit model omvatten de dichtheden, fluxen en energieën van de plasmadeeltjes, de elektrische veldverdeling en informatie over het belang van verschillende soorten reacties in het plasma.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering en experimentele validatie van een gepakte bed DBD reactor voor C02 splitsing. 01/01/2013 - 31/12/2016

Abstract

De opwarming van de aarde, voor 70 % veroorzaakt door CO2 is een steeds groter wordend probleem. De splitsing en conversie van CO2 naar nuttige chemicaliën met behulp van plasma's wint hierbij elk jaar aan belang. In dit onderzoek wordt, met behulp van computersimulaties en experimentele validatie, het gebruik van een gepakte bed DBD plasma reactor onderzocht. Door de eigenschappen van de pakking alsook de operationele condities van de reactor aan te passen wordt getracht het proces te optimaliseren, met een sterke nadruk op de energie-efficiëntie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modelleren van plasma's en plasma-cel interactie voor een beter begrip van plasma's voor medische toepassingen. 01/01/2013 - 31/12/2016

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)

Onderzoeksgroep(en)

Studie en bouw van een (gekatalyseerde) plasmareactor voor de afbraak van stikstofoxiden en roet uit verbrandingsgassen. 01/01/2013 - 31/12/2014

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds IWT. UA levert aan IWT de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Fysicochemie van plasma-oppervlak interacties (PSI). 01/10/2012 - 31/12/2017

Abstract

Het project heeft als doel om de Belgische groepen die onderzoek doen naar reactieve plasma's te verenigen, om zo ons fundamenteel inzicht in deze systemen te verbeteren en voorspellende modellen te ontwikkelen. De output van dit project, dat zowel experimentele als theoretische activiteiten omvat, zal vermoedelijk technologische ontwikkelingen in het domein van nieuwe materialen, nieuwe oppervlakken of nieuwe coating processen verder sturen, en daarom de economische ontwikkelingen in ons land ondersteunen. We ontwikkelen een multidisciplinaire en geïntegreerde aanpak, waarbij we de expertise van onderzoeksgroepen combineren die gespecialiseerd zijn in plasmadiagnostiek (optische, elektrische probe, laser geïnduceerde fluorescentie en massaspectrometrie technieken), in de de fundamentele studie van geïoniseerde gassen en hun hydrodynamica, in bulk plasma en plasma-oppervlak interactie modellering (moleculaire dynamica, Monte Carlo), en in (organische en anorganische) materiaalsynthese, functionalisatie en karakterisatie door middel van "state-of-the-art" methoden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van plasmas en hun oppervlakteprocessen, gebruikt voor toepassingen in de micro-elektronica industrie. 01/10/2012 - 30/09/2015

Abstract

Plasmas worden vaak gebruikt in de micro-elektronica industrie voor het fabriceren van computerchips. In dit project trachten we om een fundamenteel beter inzicht te krijgen in deze plasmas en hun oppervlakteprocessen. Het plasmagedrag van HBr/CHxFy/Cl2/O2-gebaseerde gasmengsels zal worden gesimuleerd met een hybride model, terwijl de interacties aan de oppervlakte van het substraat zullen worden beschouwd met zowel een Monte Carlo model als Moleculaire Dynamica.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Inzicht in plasma- TiO2 katalysator interactie voor de omzetting van broeikasgassen. 01/10/2012 - 30/09/2014

Abstract

Atomaire simulaties zijn van essentieel belang om een beter inzicht te krijgen in zaken zoals bijvoorbeeld plasmakatalyse en de groei van koolstofnanobuisjes. Gedurende dit onderzoek zullen krachtveldparameters ontwikkeld worden op basis van DFT-berekeningen zodat het mogelijk is dergelijke systemen en reacties op atomair niveau te bestuderen met moleculaire dynamica en zo een beter fundamenteel inzicht te verkrijgen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasma-intensifiëring in DBD-plasmakamers door gebruik van een gepakt bed van gericht ontworpen (di)ëlektrische deeltjes op basis van een keramische kern-schil design en met een gestuurde deeltjesgrootteverdeling (i-PLASMA). 01/01/2012 - 31/12/2013

Abstract

Studie van de procesintensifiëring van plasma-chemie door het gebruik van gepakt diëlectrisch materiaal in de plasma-zone. Specifiek ontworpen diëlektrische deeltjes (kern-schil opbouw) met een specifieke korrelverdeling zullen als bedmateriaal worden ingezet. Ervaring uit het domein van industriële plasma-generatie zal gecombineerd worden met de modelleer-ervaring van PLASMANT om het valorisatie-potentieel te onderzoeken. Een specifieke set van experimentele gegevens zal verzameld worden en gebruikt worden om een chemische procesanalyse uit te voeren. Mogelijke toepassingen van plasma-chemie zijn: emissiereductie en synthese van alternatieve grondstoffen uit nevenstromen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellering van plasma's gebruikt voor het graveren in de micro-electronica-industrie (postdoc. beurs S. ZGAO, China) 15/10/2011 - 14/12/2012

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de Vlaamse overheid. UA levert aan de Vlaamse overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellering van een glimontlading bij atmosfeerdruk met "flowing afterglow". 01/10/2011 - 30/09/2012

Abstract

Een glimontlading is een partieel geïoniseerd gas, of plasma. Het bestaat uit neutrale atomen of moleculen, elektronen, ionen, radicalen, geëxciteerde deeltjes en fotonen. In zijn eenvoudigste vorm wordt het plasma gecreëerd door het aanleggen van een potentiaalverschil tussen twee elektroden, die geplaatst zijn in een reactor, gevuld met een gas. De meeste glimontladingen werken bij lage druk, maar atmosfeerdruk glimontladingen winnen de laatste tijd meer aan interesse, omwille van hun breed scala aan technologische toepassingen. In dit onderzoeksproject beschouwen wij de toepassing in analytische massaspectrometrie, voor de analyse van vaste of gasvormige monsters. Doordat de glimontlading bij atmosfeerdruk werkt, is het mogelijk om met een open design te werken en de ontladingsdeeltjes te mengen met de omgevingslucht. Door een gasstroming aan te leggen, kunnen de geëxciteerde (metastabiele) deeltjes en de ionen uit de ontlading weggevoerd worden, en wordt vermeden dat onzuiverheden in de ontlading binnendringen. De ionen en metastabiele deeltjes reageren met moleculen uit de omgevingslucht, waardoor zgn. "reagent-ionen" gevormd worden, die in staat zijn om de te analyseren deeltjes te ioniseren. De gevormde ionen worden gedetecteerd met een massaspectrometer. Het doel van dit project is om de belangrijkste mechanismen te achterhalen voor vorming van de reagent-ionen, en om de analytische mogelijkheden van dit soort ionisatiebronnen te verbeteren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellering voor de afbraak van vluchtige organische componenten met behulp van (katalytisch gepakte bed) DBD plasmareactoren. 01/04/2011 - 31/03/2015

Abstract

In dit project wensen we een beter inzicht te krijgen in de afbraak van vluchtige organische componenten (VOC's) met behulp van (katalytisch gepakte bed) plasmareactoren. Door middel van computersimulaties en experimentele validatie zullen we trachten om de verschillende stappen in het proces te begrijpen en te optimaliseren met betrekking tot de invloed van het algemene reactorontwerp, alsook van een pakking en van een katalysator.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van plasmajets gebruikt voor biomedische toepassingen. 01/01/2011 - 31/12/2014

Abstract

Plasmajets zijn gasontladingen die gebruikt kunnen worden worden voor verschillende biomedische en therapeutische toepassingen zoals sterilisatie, dermatologie, bloedcoagulatie, tandheelkunde en wondbehandeling, hetgeen de laatste jaren resulteerde in een sterk toenemende internationale interesse. Echter, alvorens zulke technologie op de markt te kan/mag komen, moet de efficiëntie, de veiligheid, selectiviteit en reproduceerbaarheid gegarandeerd zijn. Een goede kennis van de rol van de biomedisch actieve elementen in het plasma is dus uitermate belangrijk. De doelstelling van dit doctoraatswerk is het bestuderen van de werkingsmechanismen van de plasmajet configuratie en de plasma-weefselinteractie, meer specifiek voor toepassingsgerichte optimalisatie. Via numerieke simulaties zullen wij trachten de voor- en nadelen van verschillende configuraties en ontladingsvoorwaarden duidelijk te maken. De berekeningen zullen uitgevoerd worden met het fluid model "nonPDPSIM" dat ontwikkeld werd in de onderzoeksgroep van prof. M. Kushner (University of Michigan) waar de groep PLASMANT goede contacten mee heeft. Bovendien zullen wij samenwerken met experimentele onderzoekgsgroepen RUPT (UGent, Prof. C. Leys) en EPG (TU Eindhoven, Prof. P. Bruggeman) om zo dicht mogelijk aan te sluiten bij de reële situatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computer modellering en experimentele validatie voor plasma's gebruikt voor het graveren in de micro-elektronica industrie. 01/10/2010 - 30/09/2012

Abstract

We wensen computersimulaties uit te voeren om de plasmachemie en plasmafysica te beschrijven in twee reactoren die gebruikt worden voor etsen in de micro-electronica industrie, nl. inductief gekoppelde plasma's (ICP) en "dual-frequency" capacitief gekoppelde plasma's (CCP). We zullen verschillende koolstof-fluor-gebaseerde gasmengsels beschouwen. Het effect van verschillende ontladingsvoorwaarden (druk, gasverhouding, vermogen, frequentie,...) zal bestudeerd worden om te voorspellen onder welke omstandigheden beide ontladingen optimaal werken. Experimentele validatie van de berekeningen zal uitgevoerd worden in beide soorten reactoren. Tenslotte zal ook het effect van deze ontladingsvoorwaarden op de vorming van etskanaaltjes, de etssnelheid, uniformiteit, selectiviteit en anisotropie bestudeerd worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties op atomaire schaal van nanotechnologische C- en Si-materialen. 01/10/2010 - 30/11/2011

Abstract

In dit project wensen we de vormingsmechanismen voor welbepaalde koolstof en silicium nanomaterialen te onderzoeken, zoals (ultra)nanokristallijn diamant, koolstof nanobuisjes, amorf gehydrogeneerd koolstof en nanokristallijn silicium. Het doel is om controle te verkrijgen over de structuur, om zo de eigenschappen te "tunen", zodat ze bruikbaar zijn voor echte toepassingen. Dit vereist inzicht in de mechanismen op atomair niveau. Daarom zullen we atomistische simulaties uitvoeren van het groeiproces onder realistische groeivoorwaarden, in samenwerking met experimentele groepen, voor validatie en verdere modeloptimalisatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computermodellen van plasma chemie in gasontladingen voor milieu-of biomedische toepassingen. 10/08/2010 - 09/06/2011

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds EU. UA levert aan EU de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Observatiebasis van laser-ablatie solide stalen voor een inductief gekoppelde plasma-massaspectrometer met hoge resolutie (LA-HR-ICP-MS). 22/07/2010 - 31/12/2014

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de Vlaamse overheid. UA levert aan de Vlaamse overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van inductief gekoppelde plasma's gebruikt voor etstoepassingen. 01/01/2010 - 31/12/2011

Abstract

In dit project proberen we een beter inzicht te krijgen in een inductief gekoppeld plasma (ICP) in een gasmengsel van Ar/Cl2/O2, alsook in het etsproces van dit plasma op een Si en Si/Si3N4 oppervlak, om de toepassing van plasma-etsen in de halfgeleiderindustrie te optimaliseren. Om dit doel te realiseren wensen we zowel het plasma (ICP) als het etsproces te beschrijven via numerieke simulaties. We gebruiken hiervoor een hybrid plasma model in combinatie met een model voor oppervlaktereacties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Atomaire simulaties voor chiraliteitsgecontroleerde groei van koolstof nanobuisjes. 01/01/2010 - 30/06/2011

Abstract

In dit project trachten we een beter inzicht te krijgen in de groeimechanismen van gekatalyseerde groei van "single-wall" koolstof nanobuisjes (SWNT), met behulp van numerieke simulaties. De simulaties zijn gebaseerd op klassieke moleculaire dynamica (MD) en Monte Carlo (MC) simulaties, aangevuld met kwantummechanische dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT). We trachten de relatie tussen specifieke groeiparameters (zoals temperatuur, samenstelling en grootte van de katalysator) en de chiraliteit van de SWNTs te achterhalen. Zo hopen we chiraliteitsgecontroleerde groei van koolstof nanobuisjes (CNTs) mogelijk te maken, wat van groot belang is voor industriële toepassingen (o.a. in de micro-elektronica).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Hybride macroscopische en microscopische simulatie van laser ablatie. 01/07/2009 - 30/06/2013

Abstract

Een nauwkeurige simulatie van laser ablatie vereist een goede beschrijving van de vaste stof, smelt, Knudsenlaag, plasma, en de laserstraal. We stellen een hybride methode voor die simulaties met deeltjes combineert met simulaties met partiele differentiaalvergelijkingen. Het project ontwikkelt en analyseert de numerieke methoden en past ze toe op realistische systemen. Deze nieuwe aanpak kan een grote impact hebben op het vakgebied.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Studie van plasma-oppervlakte interacties, door middel van moleculaire dynamica simulaties, voor toepassingen van plasma-etsen en plasma-depositie. (FWO Vis.Fel., Fujun GOU, China) 01/02/2009 - 31/01/2010

Abstract

In dit project worden interacties tussen plasma en vaste stof oppervlak bestudeerd door middel van moleculaire dynamica simulaties, voor toepassingen van plasma-etsen (van Si/SiO2 oppervlakken in de micro-elektronica industrie) en voor plasma-depositie van dunne filmen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Computationeel modelleren van materialen. 01/01/2009 - 31/12/2013

Abstract

In deze "Wetenschappelijke Onderzoeksgemeenschap" (WOG) trachten we eigenschappen van materialen te berekenen via computersimulaties. Meer specifiek bestuderen wij de groei van dunne filmen en van koolstof nanobuisjes via moleculaire dynamica simulaties. Door contact met de andere onderzoeksgroepen binnen deze WOG hopen we expertise te kunnen delen en uitwisselen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Reactief magnetron sputterdepositie: een hybride model en haar experimentele verificatie. 01/01/2009 - 31/12/2012

Abstract

Het project "Reactief magnetron sputterdepositie: een hybride model en haar experimentele verificatie" heeft tot doel de ontwikkeling van een hybride model voor de beschrijving van het reactief sputter proces. Dit doel zal o.a. bereikt worden door een combinatie van simulaties en experimenten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Atomistic multi-time scale simulations of catalyzed carbon nanotube growth. 01/01/2009 - 31/12/2012

Abstract

In dit onderzoeksproject wensen we atomistische simulaties dichter bij experimentele voorwaarden te brengen, door het ontwikkelen van realistische interatomaire M-C-H interactiepotentialen en door het implementeren van algorithmen om lange tijdsschaal te simuleren.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gecombineerde moleculaire dynamica (MD) en Monte Carlo (MC) simulaties voor de plasma-geassisteerde depositie van (ultra)nanokristallijne diamant ((U)NCD) films. 01/01/2009 - 31/12/2010

Abstract

We wensen het depositieproces van (ultra)nanokristallijne diamantfilms, gevormd via microgolf-plasma's, te bestuderen met behulp van moleculaire dynamica simulaties. We zullen hiervoor gebruik maken van de Brenner interactiepotentiaal voor koolwaterstoffen. Om het depositieproces op een realistische manier te simuleren, zullen we ook Monte Carlo simulaties ontwikkelen die de relaxatie van het systeem naar een thermodynamisch gunstigere configuratie kunnen beschrijven. Deze Monte Carlo simulaties zullen we koppelen aan de moleculaire dynamica simulaties, We wensen o.a. de invloed na te gaan van de substraattemperatuur, aangelegde (bias) spanning en gasmengsel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Plasma-assisted conversion of greenhouse gases to value-added chemicals. 01/02/2008 - 31/01/2012

Abstract

Het doel van dit project is om met behulp van plasma's, al dan niet in combinatie met een katalysator, broeikasgassen, zoals CH4, CO2 en N2O om te zetten in meer nuttige chemicalien, zoals methanol. Dit proces is onder normale omstandigheden zeer moeilijk te realiseren, omdat deze broeikasgassen zeer inerte moleculen zijn. In plasma's worden echter energetische elektronen gevormd, die deze omzetting kunnen initializeren. Er zullen nieuwe plasmareactoren worden gebouwd en getest in een groot gebied van parameters. Onze specifieke rol in dit project is de numerieke simulatie van de plasmachemie, om de experimentele studies te ondersteunen en om de optimale procesvoorwaarden te voorspellen.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Onderzoeksexcellentiecentrum NANO. 01/01/2008 - 31/12/2014

Abstract

Het is momenteel mogelijk artiftciële materialen te maken en die materialen als het ware atoom per atoom op te bouwen. Dit vergt een gecontroleerde kennis van de groei, een kennis van de structuur en het begrijpen of voorspellen van de eigenschappen. Het OEC "NANO" groepeert die drie verschillende aspecten. Dc enige techniek die in principe toelaat de gewenste structurele informatie op atomair niveau te verkrijgen over nanostructuren is transmissie elektronenmicroscopie (TEM). De bedoeling van geavanceerde TEM is een compleet beeld te krijgen van de lokale atomaire configuratie, de lokale chemische compositie en de lokale elektronische structuur. Door gebruik van geavanceerde reconstructietechnieken is het mogelijk atoomposities te bepalen met een precisie van de orde van 0.003 nm. Dc chemische compositie kan worden bepaald door EELS (electron energy loss spectroscopy) of door EDX (enery dispersive X-ray analysis) en de elektronische- en bindingsinformatie kan worden afgeleid uit de fijnstructuur van de EELS spectra.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Hybride macroscopische en microscopische modellering voor laser verdamping en expansie. 01/01/2008 - 31/12/2011

Abstract

Doel van het project is om een hybride oplossingsmethode te ontwikkelen die het ruimtelijke domein in stukken opdeelt en op elk stuk een gepaste microscopische of macroscopische oplossingsmethode gebruikt. De domeinen worden op een fysisch correcte en wiskundig nauwkeurige wijze aan elkaar gekleefd. Zo kunnen de dure deeltjesgebaseerde simulaties beperkt worden tot de domeinen waar ze strikt noodzakelijk zijn. Deze methode zullen we toepassen om het transport aan deeltjes in laserverdamping van een oppervlak te beschrijven. Concreet zal de Knudsenlaag, die zich vormt tussen het oppervlak en de bulk, beschreven worden op het deeltjes niveau.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van inductief gekoppelde plasma's gebruikt voor etstoepassingen. 01/01/2008 - 31/12/2009

Abstract

In dit project proberen we een beter inzicht te krijgen in een inductief gekoppeld plasma (ICP) in een gasmengsel van Ar/Cl2/O2, alsook in het etsproces van dit plasma op een Si en Si/Si3N4 oppervlak, om de toepassing van plasma-etsen in de halfgeleiderindustrie te optimaliseren. Om dit doel te realiseren wensen we zowel het plasma (ICP) als het etsproces te beschrijven via numerieke simulaties. We gebruiken hiervoor een hybrid plasma model in combinatie met een model voor oppervlaktereacties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Atomaire simulaties voor chiraliteitsgecontroleerde groei van koolstof nanobuisjes. 01/01/2008 - 31/12/2009

Abstract

In dit project trachten we een beter inzicht te krijgen in de groeimechanismen van gekatalyseerde groei van "single-wall" koolstof nanobuisjes (SWNT), met behulp van numerieke simulaties. De simulaties zijn gebaseerd op klassieke moleculaire dynamica (MD) en Monte Carlo (MC) simulaties, aangevuld met kwantummechanische dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT). We trachten de relatie tussen specifieke groeiparameters (zoals temperatuur, samenstelling en grootte van de katalysator) en de chiraliteit van de SWNTs te achterhalen. Zo hopen we chiraliteitsgecontroleerde groei van koolstof nanobuisjes (CNTs) mogelijk te maken, wat van groot belang is voor industriële toepassingen (o.a. in de micro-elektronica).

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gecombineerde numerieke simulaties van de groei van nanodeeltjes in reactieve plasma's en de depositie van nanomaterialen. 01/10/2007 - 30/09/2010

Abstract

De doelstelling van dit projectvoorstel is via numerieke simulaties een beter inzicht te verkrijgen in het gedrag van reactieve koolstofhoudende (methaan (CH4) en acetyleen (C2H2)) plasma's, voor de vorming en depositie van nanogestructureerde koolstoffilms en nanomaterialen (zoals (U)NCD en CNT). We wensen op een volledig geïntegreerde manier de vorming, de groei en het gedrag van de nanodeeltjes in het plasma, de interactie van deze deeltjes met het substraat en de wand, en de vorming van de nanomaterialen te beschrijven.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Groei van Complexe Oxyden. 01/06/2007 - 31/05/2012

Abstract

Het project wenst de groei van complexe oxide deklagen te begrijpen door een gedetailleerde karakterisering en modellering van het depositieproces. Ook zal de relatie tussen een aantal laageigenschappen en intrinsieke eigenschappen van deklaag voor deze materialen uitgewerkt worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Analytical glow discharge network (GLADNET). 01/02/2007 - 31/01/2011

Abstract

Het GLADNET consortium brengt onderzoeksgroepen samen uit de domeinen van fysica, chemie en materiaalwetenschappen. De verschillende teams zijn gespecialiseerd in gasontladingsfysica, spectroscopie, analytische chemie of de structuur van materialen, alsook teams uit industrie, geinteresseerd in bepaalde toepassingen of in de instrumentontwikkeling. Het netwerk biedt training aan voor de nieuwe generatie onderzoekers in dit domein. De specifieke rol van de onderzoeksgroep PLASMANT bestaat in het ontwikkelen van computermodellen voor glimontladingsplasma's, vooral met de nadruk op het beschrijven van het effect van waterstof, stikstof of zuurstof onzuiverheden op het argon plasma.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Kwantumeffecten in clusters en nanodraden. 01/01/2007 - 31/12/2011

Abstract

In het voorgestelde project zullen de fysische eigenschappen van individuele nanocellen en clusters en grote roosters van nanocellen bestudeerd worden. De belangrijkste activiteiten zullen zich concentreren op nanodraden, kwantumstippen, clusters en nano-gestructureerde films. De nanosystemen zullen samengesteld zijn uit halfgeleiders, metalen (bv. supergeleiders of ferromagneten), koolstof, oxides, organische materialen en combinaties van deze materialen. Deze laatste worden ook hybride systemen genoemd en bieden een extra flexibiliteit om de eigenschappen van nanosystemen op maat te maken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Groei, karakterisering en simulatie van nanokristallijne en ultrananokristallijne PE-CVD diamantfilms. 01/01/2007 - 31/12/2010

Abstract

Het doel van het project is een fundamentele experimentele en theoretische studie van de groei van zowel nanokristallijne (NCD) als ultrananokristallijne (UNCD) PE-CVD diamantfilms, aangevuld met een grondige structurele, morfologische en (opto-)elektronische karakterisering. Het project kan opgesplitst worden in drie grote delen die onderling sterk samenhangen: A. depositie van NCD en UNCD films B. structurele, morfologische en (opto-)elektronische karakterisering C. simulatie van de depositie van NCD en UNCD films

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Gecombineerde moleculaire dynamica (MD) en Monte Carlo (MC) simulaties voor de plasma-geassisteerde depositie van (ultra)nanokristallijne diamant ((U)NCD) films. 01/01/2007 - 31/12/2008

Abstract

We wensen het depositieproces van (ultra)nanokristallijne diamantfilms, gevormd via microgolf-plasma's, te bestuderen met behulp van moleculaire dynamica simulaties. We zullen hiervoor gebruik maken van de Brenner interactiepotentiaal voor koolwaterstoffen. Om het depositieproces op een realistische manier te simuleren, zullen we ook Monte Carlo simulaties ontwikkelen die de relaxatie van het systeem naar een thermodynamisch gunstigere configuratie kunnen beschrijven. Deze Monte Carlo simulaties zullen we koppelen aan de moleculaire dynamica simulaties, We wensen o.a. de invloed na te gaan van de substraattemperatuur, aangelegde (bias) spanning en gasmengsel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van diëlektrische barrière-ontladingen met gasstroom en flowing afterglow, gebruikt voor de afzetting van SiO2-lagen. 01/01/2007 - 30/09/2007

Abstract

Er wordt een vloeistofmodel ontwikkeld voor een dielektrische barriere-ontlading, gebruikt voor de depositie van SiO2 lagen. Deze ontlading is werkzaam in een mengsel van argon + zuurstof, waarin HMDSO is ingebracht als precursor voor de SiO2 lagen. De chemie in het plasma zal in detail beschreven worden met het model. Ook zal het effect van een gasstroom, om de ontlading te stabilizeren, onderzocht worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van een inductief gekoppeld plasma gebruikt voor etstoepassingen. 01/10/2006 - 30/09/2010

Abstract

De doelstelling van dit project is het verkrijgen van een beter inzicht in een inductief gekoppeld plasma (ICP) van Cl2 gas en het etsproces van dit plasma op een Si en Si/Si3N4 oppervlak, om de toepassing van plasma-etsen in de halfgeleiderindustrie te optimaliseren. Om dit doel te realiseren wensen we zowel het plasma (ICP) als het etsproces te beschrijven via numerike simulaties.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Ontwikkeling van een "particle-in-cell Monte Carlo" model voor gepulste magnetron ontladingen, voor de reactieve sputter-depositie van nitride- en oxide-lagen. 01/07/2006 - 31/12/2010

Abstract

Doel van het project is het modelleren van gepulste magnetron ontladingen, in een mengsel van argon met stikstof of zuurstof, gebruikt voor de reactieve sputter-depositie van resp. nitride- of oxide-lagen. Het magnetron plasma zal gemodellereerd worden met een "particle-in-cell ¿ Monte Carlo" model. De invloed van o.a. de gasverhouding (reactief gas t.o.v. argon) zal nagegaan worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Structurele, chemische en elektronische studie van nanomaterialen. 01/01/2006 - 31/12/2007

Abstract

Het is momenteel mogelijk artiftciële materialen te maken en die materialen als het ware atoom per atoom op te bouwen. Dit vergt een gecontroleerde kennis van de groei, een kennis van de structuur en het begrijpen of voorspellen van de eigenschappen. Het OEC "NANO" groepeert die drie verschillende aspecten. Dc enige techniek die in principe toelaat de gewenste structurele informatie op atomair niveau te verkrijgen over nanostructuren is transmissie elektronenmicroscopie (TEM). De bedoeling van geavanceerde TEM is een compleet beeld te krijgen van de lokale atomaire configuratie, de lokale chemische compositie en de lokale elektronische structuur. Door gebruik van geavanceerde reconstructietechnieken is het mogelijk atoomposities te bepalen met een precisie van de orde van 0.003 nm. Dc chemische compositie kan worden bepaald door EELS (electron energy loss spectroscopy) of door EDX (enery dispersive X-ray analysis) en de elektronische- en bindingsinformatie kan worden afgeleid uit de fijnstructuur van de EELS spectra.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

BOF/IWT-fellowship for the project "Fluid modeling of a dielectric barrier discharge, used for the deposition of SiO2 layers". 01/01/2006 - 31/12/2006

Abstract

In dit project trachten we een fluid model (vloeistofmodel) te ontwikkelen voor een dielektrische barriere ontlading in een mengsel van argon + zuurstof, met de precursoren HMDSO (hexamethyldisiloxaan) of TEOS (tetraethoxysilaan), gebruikt voor de plasma-depositie van siliciumdioxide (SiO2) lagen. De plasmachemie van beide precursoren zal uitgebreid bestudeerd worden. Vervolgens zal de invloed van een externe gasstroom op de ontlading nagegaan worden, door koppelen van het fluid model aan een commercieel "computational fluid dynamics" (CFD) model "FLUENT". Tenslotte zal het ontstaan en gedrag van een zgn. flowing afterglow, tengevolge van een hoge gasstroom, gesimuleerd worden.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Nucleatie en duurzaamheid van zeer dunne CVD oxide films op staal en metaal gecoat staal. 01/10/2005 - 30/03/2008

Abstract

Het depositiemechanisme van heel dunne oxidefilmen, afgezet via chemical vapor deposition (CVD) op staal en metallisch-gecoat staal, wordt bestudeerd via experimenten en computer simulaties. Onze taak in het project heeft betrekking op de computer simulaties. We ontwikkelen een moleculaire dynamica (MD) model dat het depositieproces op een gedetailleerde wijze beschrijft. Dit model wordt gekoppeld aan een Monte Carlo model, voor beschrijving van de relaxatie van het oppervlak tijdens de depositie. Ook het mechanisme van nucleatie willen we dieper onderzoeken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Particle-In-Cell/Monte Carlo Collision model van een gepulste magnetron ontlading voor de reactive sputter-depositie van nitride- en oxidelagen. 01/10/2005 - 30/09/2007

Abstract

Er wordt een particle-in-cell/Monte Carlo Collision model ontwikkeld voor een gepulste magnetron ontlading, in een mengsel van argon+stikstof, of argon+zuurstof, voor beschrijving van de reactieve sputter-depositie van resp. nitride- of oxide-lagen. In eerste instantie wordt dit model ontwikkeld voor een continue (dc, direct current) magnetron ontlading, waarbij chemische reacties tussen de verschillende plasmadeeltjes beschreven worden. In tweede instantie zal dat model uitgebreid worden naar een gepulste ontlading. We wensen de modelresultaten te vergelijken met experimenten uitgevoerd in andere onderzoeksgroepen waarmee we samenwerken.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van de vorming van micrometer-deeltjes bij laser ablatie van vaste materialen. (FWO Vis. Fel., D. BLEINER) 01/09/2005 - 31/08/2006

Abstract

Er wordt een model ontwikkeld voor de beschrijving van de processen die optreden tijdens laser ablatie (LA) van vaste materialen, om de toepassing van LA voor ICP-analyse te verbeteren. Meerbepaald de mechanismen voor vorming van deeltjes in het micrometer gebied zullen gesimuleerd worden, op basis van de vorming van een "melt pool" door verhitten van het vaste materiaal, die wegspat ("liquid splashing") onder invloed van druk, en aanleiding geeft tot jet-vorming, en opsplitsen van de jets in micrometer deeltjes. Dit zal beschreven worden met een vloeistofdynamica-model.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerieke simulaties van processen tijdens en na de interactie tussen laserstraling en een vaste stof. 01/01/2005 - 31/12/2008

Abstract

Er wordt een model ontwikkeld om de processen te beschrijven die optreden tijdens en na de interactie tussen een laser en een vaste stof, om de toepassingen van laser ablatie te verbeteren. Dit model omvat: * de laser-vaste stof interactie (verhitten, smelten, verdampen) * de expansie van de verdampte materiaalwolk in een achtergrondgas * de vorming van een plasma in deze verdampte materiaalwolk * de interactie tussen de laser en het plasma * de vorming van nanodeeltjes via condensatie in de expanderende materiaalwolk * de vorming van micrometer-deeltjes via interactie tussen laser en vaste stof (wegspatten van druppels gesmolten materiaal, explosief koken)

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Numerical modeling of the interactions of femtosecond and nanosecond laser pulses with a solid and with plasma. 01/01/2005 - 31/12/2006

Abstract

We proberen een model te ontwikkelen voor de beschrijving van de interactie tussen laserpulsen met een vaste stof en met plasma. Het model omvat: * laser - vaste stof interactie: verhitten, smelten, verdampen * expansie van de metaaldamp in een achtergrondgas * vorming van een plasma in de materiaalwolk * interactie tussen laser en plasma

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Modellering van de vorming en het transport van clusters in een radio-frequente silaan ontlading. 01/01/2005 - 30/09/2006

Abstract

Er wordt een model ontwikkeld om de vorming en het gedrag van nanodeeltjes in een radiofrequent silaan (SiH4) en acetyleen (C2H2) plasma te beschrijven. Dit model omvat zowel de vorming van nanodeeltjes via chemische reacties in de gasfase (=nucleatie), als de verdere groei van nanodeeltjes via coagulatie, de oplading van de nanodeeltjes en hun gedrag onder invloed van verschillende krachten.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Prijs "Robert Oppenheimer " 2004. 01/12/2004 - 31/12/2006

Abstract

Deze wetenschappelijke prijs werd toegekend voor algemene wetenschappelijke verdiensten

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Wiskundige simulatie van de depositie van diamond-like-carbon (DLC) filmen. 01/01/2004 - 31/12/2005

Abstract

In dit doctoraatswerk worden computersimulaties gebruikt om de afzetting van dunne diamant-achtige koolstoflaagjes te onderzoeken. In een eerste fase worden moleculaire dynamica (MD) simulaties gebruikt om chemisorptie reacties te onderzoeken, die plaatsgrijpen gedurende het depositie proces. Moleculaire dynamica simulaties zijn gebaseerd op het gebruik van een geschikte interatomaire potentiaal waaruit de krachten die inwerken op ieder atoom uit een systeem van atomen op een zelf-consistente manier worden berekend. Het ruimtelijke traject van ieder atoom, zoals bepaald door de wetten van Newton, wordt expliciet geïntegreerd in de tijd. Hierdoor kan dmv. dit type van simulaties gedetaileerde informatie bekomen worden over de filmgroei, de mechanismen die hieraan ten grondslag liggen, en de structuur van de gesimuleerde laagjes bekomen worden op het atomaire niveau. In een tweede stap zal fysisorptie toegevoegd worden, door de interatomaire potentiaal op een daartoe geschikte manier te veranderen, waardoor naast chemisorptie, ook fysisorptie interacties gesimuleerd kunnen worden. Tenslotte zal ook diffusie van deeltjes aan het oppervlak van het substraat opgenomen worden in het computer model. Dit kan gedaan worden door middel van tijdsafhankelijke Monte Carlo (TDMC) simulaties. Een TDMC model zal ontwikkeld worden, en gekoppeld worden aan het MD model. Dit zal uiteindelijk leiden tot een computer model dat toelaat de groei van dunne diamant-achtige koolstof laagjes te onderzoeken op het atomaire niveau, waarbij zowel chemisorptie als fysisorptie reacties kunnen plaatsgrijpen, en tegelijk ook oppervlakte diffusie toelaat op een lange tijdsschaal.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Simulatie van de depositie van diamantachtige koolstoflagen met behulp van gecombineerde moleculaire dynamica en Monte Carlo simulaties. 01/08/2003 - 31/07/2004

Abstract

In dit onderzoek wordt getracht om de plasma depositie van diamantachtige koolstoflagen op een realistische wijze te simuleren, via een combinatie van moleculaire dynamica (MD) en Monte Carlo (MC) simulaties. Bij MD simulaties wordt het gedrag van individuele atomen in een systeem gesimuleerd. Het ruimtelijk traject van elk atoom, onder invloed van krachten uitgeoefend door de omliggende atomen, wordt berekend in functie van de tijd. De krachten worden gehaald uit de interatomaire potentialen. Het depositieproces wordt gesimuleerd door een groot aantal deeltjes (radicalen, ionen,') na elkaar te laten invallen op het oppervlak, en de interactie met de atomen van het oppervlak te berekenen. Deze MD methode is een heel betrouwbare methode, maar ze heeft als grootste nadeel de lange rekentijd. De typische tijdstap in MD simulaties is van de orde van 10-15 s, terwijl bepaalde deelprocessen in het depositiemechanisme, met name diffusie van de deeltjes over het oppervlak, over een tijdschaal van ongeveer 10-6 s verlopen. Daarom wensen we de MD code uit te breiden met een MC model, om diffusie in rekening te brengen. Het diffusieproces zal gesimuleerd worden aan de hand van 'sprongen', berekend in het MC model, met invoergegevens (interactiepotentiaal) uit het MD model.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Chemische karakterisatie van nano-gestructureerde materialen. 01/01/2002 - 31/12/2006

Abstract

Het project beoogt de ontwikkeling en toepassing van geavanceerde methoden vooFde lokale chemische analyse van oppervlakken. Voor de karakterisatie via moleculaire informatie worden hoge massa resolutie laser microprobe massaspectrometrie (MS) en statische secundaire ionen-MS ingezet. Plasma modellering studies beogen opheldering van de fundamentele processen bij plasma afzetting van coatings en bij plasma polymerisatie.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

    Wiskundige simulatie van een radiofrequent capacitief gekoppeld CH4/H2-plasma en de depositie van diamond-like-carbon (DLC) filmen. 01/01/2002 - 31/12/2003

    Abstract

    Door middel van een gecombineerd fluid / Monte Carlo model zal een lage druk CH4/H2 plasma gesimuleerd worden. Dit model geeft informatie over de flux en energie van deeltjes die invallen op een substraat. Deze invallende deeltjes geven aanleiding tot de groei van een dunne diamantachtige film. Deze filmgroei zal eveneens gesimuleerd worden, door middel van een Molecular Dynamics model. Een koppeling tussen beide modellen zal tot stand gebracht worden. Het doel is inzicht te verkrijgen in de onderliggende mechanismen die de filmgroei bepalen, en informatie te bekomen over de gevormde film, zoals stuktuur en samenstelling.

    Onderzoeker(s)

    Onderzoeksgroep(en)

    Simulatie van een capacitief gekoppelde rf ontlading in een mengsel van SiH4/O2/N2/He 01/12/2001 - 01/06/2002

    Abstract

    Er wordt een 'fluid' model ontwikkeld voor een capacitief gekoppelde rf ontlading bij atmosfeerdruk in een mengsel van SiH4/O2/N2/He, om de zuurstoffractie te bepalen in de afgezette silicium dunne film. Een groot aantal verschillende deeltjes wordt in rekening gebracht in het model, waaronder elektronen, He atomen, ionen en geëxciteerde atomen, verschillende soorten silaan-, waterstof- zuurstof-, stikstof-, silaan/zuurstof- en silaan/stikstof-deeltjes. Voor elk van deze deeltjes wordt een balansvergelijking opgesteld met verschillende productie- en verliesprocessen. Op basis van de berekende fluxen van de deeltjes die op het substraat invallen, wordt een schatting gemaakt van de samenstelling van de afgezette laag.

    Onderzoeker(s)

    Onderzoeksgroep(en)

      Modelleren van een "dielectric barrier" ontlading voor reactieve oppervlaktebehandeling. 01/11/2001 - 31/10/2005

      Fysicochemische studie van plasmaprocessen in metaaldamp ion lasers via numerieke simulaties. 01/01/2001 - 31/12/2004

      Ontwikkeling van technologie en software voor de depositie van diamantachtige koolstoflagen in grote plasma reactors. 01/12/2000 - 30/11/2003

      Abstract

      Diamantachtige koolstoflagen (DLC) zijn veelbelovende beschermende oppervlakte-deklagen, met belangrijke industriële toepassingen. Plasma-ondersteunde chemische damp depositie (PE-CVD) is een veelbelovende techniek voor de afzetting van DLC lagen. Voor industriële toepassingen is het nodig om PE-CVD reactoren te ontwikkelen waarmee filmen kunnen afgezet worden met de vereiste eigenschappen, met een hoge productiviteit en groeisnelheid, zowel op vlakke als niet-vlakke substraten. Op dit moment bestaan er nog geen grote reactoren die aan alle industriële eisen kunnen voldoen. Bovendien is er nog maar weinig bekend over de plasma-chemische processen, het mechanisme van de filmgroei, de correlatie tussen beide, en de wijze waarop deze processen veranderen bij opschaling in grote PE-CVD reactoren. Daarom is het hoofddoel van dit project de ontwikkeling van een wetenschappelijke methode voor de opschaling van plasma reactoren. De doelstellingen zijn de volgende: 1) Experimentele studie van de plasmaparameters en hun invloed op het depositieproces in verschillende PE-CVD reactoren. 2) Modelleren van het depositieproces, (i) om de effecten van opschaling te simuleren, en (ii) om de uniformiteit van deklagen op substraten met een complexe vorm te voorspellen. 3) Gebaseerd op de theoretische en experimentele studies, ontwikkelen van de meest geschikte grote reactor en van de technologie van DLC-depositie op industriële substraten.

      Onderzoeker(s)

      Onderzoeksgroep(en)

      Numerieke simulaties van glimontladingen, gebruikt in de analytische scheikunde en voor laser-toepassingen. 01/10/2000 - 30/09/2004

      Computerondersteunde modelberekeningen voor gasontladingsplasma's gebruikt in de analytische chemie en in laser toepassingen. 01/01/2000 - 31/12/2001

      Abstract

      Gasontladingen in edelgassen worden o.a. gebruikt in de anlytische chemie (voor het analyseren van vaste monsters die daarbij dienst doen als kathode van de ontlading) en als metaaldamp lasers. Om de inzichten en resultaten in deze toepassingsdomeinen te verbeteren, trachten wij gedetailleerde computermodellen te ontwikkelen voor de beschrijving van de verschillende plasmadeeltjes in een argon (of neon of helium) ontlading met koper kathode (dwz. argon atomen en ionen, geëxciteerde argon atomen, electronen, koper atomen en ionen, enz.).

      Onderzoeker(s)

      Onderzoeksgroep(en)

        Hoge kwaliteit UV-lasers voor microelectronica. 01/01/1999 - 31/12/2003

        Abstract

        In microlithografie zijn excimer lasers met smallere bandbreedte nodig om de schaal onder de 100 nm te brengen. Het doel van dit project is de ontwikkeling van laser systemen waarbij holle kathode laser pulsen (van CW gas laserbundel kwaliteit) gebruikt worden om de bandbreedte van de excimer lasers te controleren. De ontwikkeling van de laser zal worden ondersteund door modelberekeningen en experimentele (plasmadiagnostische) metingen.

        Onderzoeker(s)

        Onderzoeksgroep(en)

        Wiskundige simulaties van gelijkstroom, radiofrequentie, gepulste en magnetron ontladingen, gebruikt in de analytische scheikunde en voor technologische toepassingen. 01/10/1998 - 31/12/1999

        Abstract

        Een uitgebreid modelnetwerk, bestaande uit verschillende submodellen voor verschillende soorten plasmadeeltjes, is recent ontwikkeld voor een gelijkstroom glimontlading in argon. Deze modellen worden nu uitgebreid en toegepast op radiofrequente, gepulste en magnetron ontladingen, o.a. door toevoeging van een tijdsafhankelijkheid en/of van een magneetveld.

        Onderzoeker(s)

        Onderzoeksgroep(en)

          Onderzoek rond plasmawetenschappen, gasontladingen en in het bijzonder glimontladingen. 01/10/1998 - 31/12/1999

          Abstract

          Een uitgebreid modelnetwerk, bestaande uit verschillende submodellen voor verschillende soorten plasmadeeltjes (bv. atomen, ionen, geÙxciteerde atomen van het plasmagas en het gesputterd materiaal, alsook elektronen) is ontwikkeld voor een gelijkstroom glimont-lading in argon. Typische resultaten omvatten de dichtdeden, fluxen en energieën van de verschillende plasmadeeltjes, informatie over botsingsprocessen in het plasma, de elektrische veldverdeling, enz.

          Onderzoeker(s)

          Onderzoeksgroep(en)

            Wiskundige simulaties van gelijkstroom, radiofrequentie, gepulste en magnetron ontladingen, gebruikt in de analytische scheikunde en voor technologische doeleinden, en vergelijking met experiment. 01/10/1997 - 30/09/2000

            Abstract

            Glimontladingen zijn gasplasma's, die gebruikt worden in de analytische scheikunde (als spectroscopische bronnen voor de element-analyse van vaste stoffen), in de micro-electronica (voor het afzetten van dunne lagen en het etsen van oppervlakken), in de laser- en licht-industrie, voor TV-schermen, enz. Om de resultaten in deze diverse toepassingsgebieden te optimaliseren, ontwikkelen wij wiskundige modellen, die het gedrag van de verschillende deeltjes aanwezig in het glimontladingsplasma proberen te beschrijven. In de voorbije jaren hebben we reeds zulke modellen ontwikkeld voor gelijkstroom glimontladingen ; en deze modellen willen we nu uitbreiden naar andere types van ontladingen (radio-frequente, gepulste, en magnetron ontladingen), die de laatste jaren meer en meer toepassing kennen.

            Onderzoeker(s)

            Onderzoeksgroep(en)

              Theoretisch en experimenteel onderzoek naar de kinetiek van lage druk ontladingen. 01/09/1997 - 31/08/1999

              Abstract

              Het project zal een samenwerking tot stand brengen voor de studie van de kinetische processen in lage druk plasmas. De grote onderzoeksrichtingen zijn : (l) theoretische studie van de plasmafysica, (2) ontwikkeling van effectieve software voor de numerieke simulatie van plasma- en oppervlakteprocessen, en (3) experimentele studies om de ontwikkelde modellen te valideren.

              Onderzoeker(s)

              Onderzoeksgroep(en)

                Experimentele studie en computer simulatie van technologische en analytische ontladingen. 01/06/1997 - 31/12/1998

                Abstract

                Gasontladingen gebruikt voor technologische en analytische doeleinden worden bestudeerd met behulp van computer simulaties en experimentele plasmadiagnostiek. De vergelijking tussen de resultaten van beide methoden moet een beter inzicht geven in de complexiteit van deze ontladingen, wat moet leiden tot betere resultaten in de diverse toepassingedomeinen.

                Onderzoeker(s)

                Onderzoeksgroep(en)

                  Wiskundige simulatie van gepulste, radiofrequente en magnetron glimontladingen. 01/01/1997 - 31/12/1998

                  Abstract

                  Glimontladingen zijn gasplasma's die gebruikt worden in de analytische scheikunde (als spectroscopische bronnen voor de element-analyse van vaste stoffen), in de micro-electro-nica (voor het afzetten van dunne lagen en het etsen van oppervlakken), in de laser- en licht-industrie, voor TV-schermen, enz. Om de resultaten in deze diverse toepassingsgebieden te optimaliseren, ontwikkelen wij wiskundige modellen, die het gedrag van de verschillende deel-tjes aanwezig in het glimontladingsplasma proberen te heschrijven. In de voorbije jaren hebben we reeds zulke modellen ontwikkeld voor gelijkstroom glimontladingen ; en deze modellen willen we nu uitbreiden nuar andere types van ontladingen (radio-frequente, gepulste en magne-tron ontladingen), die de laatste jaren meer en meer toepassing kennen.

                  Onderzoeker(s)

                  Onderzoeksgroep(en)

                    Theoretische en experimentele studie van het relatief belang van bepaalde fundamentele processen in een analytische glimontlading. 01/10/1995 - 30/09/1997

                    Abstract

                    Door het ontwikkelen van theoretische modellen voor de beschrijving van het transport van electronen, ionen en neutralen in een glimontlading, trachten we een inzicht te krijgen in de processen die aan de basis liggen van de analytische glimontlading. Deze modellen worden experimenteel getoetst via plasmadiagnostische technieken zoals Langmuir sonde metingen, optische emissie- en massaspectrometrie.

                    Onderzoeker(s)

                    Onderzoeksgroep(en)

                      Theoretische en experimentele studie van het relatief belang van bepaalde fundamentele processen in een analytische glimontlading. 01/10/1993 - 30/09/1995

                      Abstract

                      Door het ontwikkelen van theoretische modellen voor de beschrijving van het transport van electronen, ionen en neutralen in een glimontlading, trachten we een inzicht te krijgen in de processen die aan de basis liggen van de analytische glimontlading. Deze modellen worden experimenteel getoetst via plasmadiagnostische technieken zoals Langmuir sonde metingen, optische emissie- en massaspectrometrie.

                      Onderzoeker(s)

                      Onderzoeksgroep(en)