Onderzoek Annemie Bogaerts

Abstract

De kwaliteit van de menselijke (en veterinaire) gezondheidszorgsystemen hangt grotendeels af van belangrijke innovaties. Vaak werden deze gedreven door de fysica, gevolgd door interdisciplinaire en intersectorale acties op het gebied van techniek, chemie, biologie en geneeskunde, zoals röntgenstralen in medische diagnostiek, ioniserende straling bij de behandeling van kanker en femtoseconde lasers voor precisiechirurgie. Medische gasplasmatechnologie werd tien jaar geleden geïntroduceerd in de menselijke gezondheidszorg. Tegenwoordig worden in tientallen dermatologiecentra in West-Europa dagelijks geaccrediteerde medische plasma-apparaten gebruikt om de wondgenezing te verbeteren. Bovendien werd aangetoond dat deze gasplasma's kankercellen kunnen doden. Actinische keratose is een huidziekte die miljoenen Europeanen treft en hen vatbaar maakt voor invasieve en dodelijke huidkanker. Veel van de beschikbare behandelingsopties gaan gepaard met lage werkzaamheid, pijn, risico's en/of hoge kosten. Medische gasplasmatechnologie wordt gebruikt bij lichaamstemperatuur en wordt pijnloos, kosteneffectief en zonder noemenswaardige bijwerkingen toegepast. Gasplasma heeft al bewezen effectief te zijn voor het doden van kankercellen, maar de activiteit ervan tegen premaligne cellen, zoals bij actinische keratose, is onbekend. Door gebruik te maken van de allernieuwste plasma multi-jet-technologie, is het primaire technische doel van dit project (PlasmACT - Plasma tegen actinische keratose) het ondersteunen van de preventie van huidkanker door middel van medische gasplasmatherapie van actinische keratose. PlasmACT doet dit door een nieuwe generatie toepassingsgerichte wetenschappers op te leiden die worden blootgesteld aan vragen en bevindingen uit verschillende wetenschappelijke gebieden (interdisciplinair, van fysica over chemie en biologie tot geneeskunde) en in staat zijn om vragen te beantwoorden met het oog op zowel academische als zakelijke behoeften (intersectoraal) terwijl ze geïntegreerd zijn in een levendige en productieve omgeving over grenzen en culturen heen (internationaal).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Smits Evelien

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kankertherapieën hebben grote vooruitgang geboekt, maar de ontwikkeling van resistentie is nog een belangrijke uitdaging. Een nieuwe benadering voor kankerbehandeling is de inductie van celdood door oxidatieve stress, door verhoging van de niveaus van reactieve zuurstof en stikstofdeeltjes (RONS) in kankercellen. Niet-thermisch plasma (NTP) is een veelbelovende nieuwe therapie gebaseerd op de lokale afgifte van RONS, en is zeer doeltreffend bij meerdere soorten kanker. NTP kan de celcommunicatie tussen kankercellen beïnvloeden via gespecialiseerde structuren, gap juncties (GJ's) genoemd. GJ's kunnen moleculen (inclusief celdood-signalen en RONS) tussen cellen transporteren. Normale cellen van de tumor-micro-omgeving (TME) kunnen echter kankercellen redden van celdood en resistentie bevorderen via GJ's. Tot op heden is weinig bekend over hoe NTP de GJ-celcommunicatie in de TME verandert. Daarom willen wij bepalen hoe NTP-behandeling de GJ-communicatie tussen kanker en andere cellen van de TME (zoals stromale en endotheelcellen) beïnvloedt. We zullen computersimulaties en experimenten combineren met behulp van een "pancreas ductaal adenocarcinoommodel". We zullen NTP-effecten op 2D-, 3D- en "in-ovo" kankermodellen evalueren, naast in silico analyse. Dit zal ons begrip van de werkingsmechanismen van NTP voor kankerbehandeling aanzienlijk vergroten, in nieuwe modellen die rekening houden met de rol van andere TME-cellen, en de ontwikkeling van betere therapieën mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Privat Maldonado Angela

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Koude atmosfeerdruk elektrische plasma's genereren een hoogreactieve chemie bij kamertemperatuur, die kan gebruikt worden voor medische toepassingen. Plasma voor kankerbehandeling leidt tot een reductie in tumorvolume, maar de fundamentele interactieprocessen van plasma met levende organismen zijn nog niet goed begrepen. Het doel van PlasmaFlow is om de rol van de reactieve plasmadeeltjes in kankerbehandeling te ontrafelen. We gaan een innovatief "microfluidics"gebaseerd platform ontwikkelen dat het plasma combineert met biomedische modelsystemen via een stromingsgecontroleerde chemie. In dit internationaal samenwerkingsproject combineren we experimentele en modelleringsexpertise in een team van fysici, chemici, biomedische onderzoekers en ingenieurs.We zullen de kinetiek en dynamica bestuderen van sleutelprocessen in plasma-vloeistof-bio systemen:In dit platform zal een preciese samenstelling van reactieve deeltjes toegediend worden aan kankercellen en 3D tumormodellen in een microfluide chip, om de cellulaire respons te kunnen kwantificeren. In deze gecontroleerde omgeving zal de plasma-vloeistofchemie geanalyseerd worden via 0D/2D modellering van de chemische kinetiek en het transport in het microfluidics kanaal, en vergeleken worden met metingen van de plasmaparameters en concentraties van reactieve deeltjes in gas- en vloeistoffase.Onze aanpak zal een mijlpaal vormen om de huidige empirische plasmabehandeling te vervangen door kennisgebaseerde gerichte plasmatherapie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In onze onderzoeksgroep PLASMANT doen we onderzoek naar plasma's voor twee hoofdtoepassingen, namelijk duurzame chemie en plasmageneeskunde, via zowel experimenten als modellering. Hiervoor beschikken we over verschillende plasmareactoren, die worden aangedreven door hoogspanningsvoedingen. We hebben ook verschillende detectie-instrumenten, waaronder verschillende gaschromatografen, Fourier-transform infrarood, niet-dispersief infrarood, massaspectrometer en kleinere gassensoren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Wereldwijd neemt de kankerincidentie toe, met 19,3 miljoen nieuwe gevallen in 2020 en 9,96 miljoen doden. Immuuntherapie werd geïntroduceerd als nieuwe behandeling, en recentelijk kwamen neoantigenen in de belangstelling. Dit zijn tumor-specifieke antigenen die de immuunrespons tegen kankercellen kunnen verhogen. Deze worden niet alleen door mutaties geïnduceerd, maar ook door post-translationele modificaties (PTM's). Omdat ze uniek zijn voor tumorcellen, worden ze beschouwd als ideale doelwitten voor behandeling. Meerdere beperkingen moeten echter nog overwonnen worden, zoals de aangetroffen hoeveelheid in een tumor. Koud atmosferisch plasma (KAP) is een nieuwe kankerbehandeling die PTM's en immunogene celdood induceert en de immunogeniciteit verhoogt. De innovatieve aard en doelstelling van mijn project is het induceren van neoantigenen met KAP om immuuntherapierespons te verbeteren. Ik zal patiënt-afgeleide organoïden van hoofd-hals en pancreas kanker gebruiken. Ik zal de mutaties en PTM's bepalen na behandeling, door massaspectrometrie en sequentiebepaling. Vervolgens zal ik een rangschikking maken van neoantigen kandidaten geïnduceerd door KAP, met immunopeptidomics en in silico peptide voorspelling. Ik zal hun immunogeniciteit testen in vitro door stimulatie van T-cellen met dendritische cellen, geladen met de neoantigen kandidaten. Mijn project zal leiden tot nieuwe targets voor immuuntherapie en de basis leggen voor combinatiebehandelingen van immuuntherapie en KAP.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Baroen Jana

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project bestudeert plasma-gebaseerde CO2-conversie in een industriële reactor (van D-CRBN, spin-off bedrijf van PLASMANT) en de daaropvolgende scheiding ervan naar CO-productie. Dit laatste kan door de industrie als bouwsteen worden gebruikt. De belangrijkste onderzoeksvragen zijn: • Hoe kunnen de reactorprestaties in een opgeschaalde reactor, d.w.z. de D-CRBN-pilootopstelling met meerdere parallelle reactoren, worden verbeterd (in termen van conversie en energie-efficiëntie), vergeleken met de (enkelvoudige) reactor op laboratoriumschaal van PLASMANT? • Hoe beïnvloeden de verschillende parallelle reactoren elkaar? We hebben experimentele resultaten en diepere inzichten nodig via Computational Fluid Dynamics-simulaties. • Welke adsorbentia vertonen de hoogste zuiverheid van CO in de uitlaatstroom? • Welke technologie is het meest geschikt om te integreren met de plasmareactoren: druk-swing-adsorptie (PSA) of temperatuur-swing-adsorptie (TSA), rekening houdend met het feit dat laatstgenoemde de algemene energie-efficiëntie kan verhogen door gebruik te maken van het warme gas dat uit de plasmareactoren stroomt? • Hoe beide onderdelen integreren in één industriële opstelling? Om een dergelijk systeem te kunnen bouwen, zullen we een technisch plan moeten opstellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Bryssinck Robbe

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Plasma-gebaseerde CO2 conversie naar waardevolle chemicaliën is veelbelovend, maar het volledige potentieel moet nog worden ontdekt. Hiervoor zal ik een microgolfplasma onderzoeken en focussen op de uitbreiding van de chemie, op drie innovatieve manieren. Ten eerste zal ik CO2-splitsing combineren met de toevoeging van CH4 (een ander broeikasgas) en/of H2O om hoogwaardig syngas in één stap te produceren. Bovendien zal ik vaste koolstof na het plasma introduceren om de selectiviteit naar de gewenste producten (zuiver CO of syngas) te bevorderen. Daarnaast zal ik de prestaties trachten te verbeteren via innovatieve reactor "engineering" en focussen op de gasstroomdynamica om nieuwe chemische routes voor hetzelfde reactantmengsel te ontdekken. Ik zal mijn experimenten ondersteunen met een grondig computationeel onderzoek d.m.v. chemische reactiekinetiek en gasstromingsdynamica, zowel in de plasmareactor als in het koolstofbed. Dit zal mij toelaten om de sleutelfactoren voor reactieverbetering te identificeren zonder een breed scala aan experimentele condities te moeten testen in een zgn. "trial-and-error" benadering. Het uiteindelijke doel van mijn onderzoek is het bereiken van een diepere fundamentele kennis van de mechanismen evenals volledige karakterisering van de plasmaprestaties, wat plasmatechnologie tot op een commercieel niveau kan brengen en de transitie naar een meer duurzame economie kan stimuleren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Biondo Omar

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kankerbehandeling op basis van koud atmosferisch plasma (CAP) krijgt steeds meer belangstelling. CAP genereert een mengsel van reactieve zuurstof- en stikstofdeeltjes (RONS), die in staat zijn om te interageren met het oppervlak van kankercellen, waardoor oxidatieve schade aan membraanlipiden, en eiwitten wordt veroorzaakt, wat leidt tot celdood. Een van de eiwitten die door RONS worden beïnvloed, zijn de gap junctions (GJ's), d.w.z. intercellulaire ruimten die worden gevormd door tegenover elkaar liggende hemikanalen, waardoor communicatie tussen cellen mogelijk is. GJ's spelen een belangrijke rol in het transport van moleculen tussen cellen, waaronder RONS, en voor celgroei, waardoor ze kunnen fungeren als tumoronderdrukkers maar ook -promotors. Bovendien spelen ze een sleutelrol bij het verspreiden van celdood in naburige cellen geïnduceerd door oxidatieve stress. Daarom is het begrijpen van de rol van GJ's bij kanker en van de werkingsmechanismen cruciaal voor het ontwikkelen van effectieve therapieën, zoals de pro-oxidant-therapie met CAP. De rol van RONS in de anti- en pro-tumorigene eigenschappen van GJ's is echter nog steeds onduidelijk. Bv: Hoe kunnen RONS door GJ's worden vervoerd? Hoe beïnvloedt de oxidatie GJ's hun functie? Daarom wil ik de effecten van GJ-RONS-interacties ontrafelen met behulp van moleculaire dynamische simulaties, gesteund door experimentele validatie. Dit zal helpen bij de ontwikkeling van betere therapeutische strategieën, zoals CAP.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Oliveira Maria Cecilia

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tijdens dit project wordt een nieuw luchtwasser concept uitgewerkt dat de ammoniak uit de ventilatielucht van stallen omzet in een geconcentreerde oplossing van ammoniumnitraat. Met behulp van een plasmareactor wordt lucht omgezet in NOx gas, dat in een aparte kolom reageert met water tot salpeterzuur. Vervolgens wordt de salpeterzuur-oplossing gebruikt in een scrubber die ammoniak capteert uit de ventilatielucht op een wijze die zeer gelijkaardig is aan die van een traditionele zure wasser met zwavelzuur. Het ammoniak verwijderingsrendement zal dan ook net als bij een wasser met zwavelzuur zeer hoog zijn (95-100 %). Omdat salpeterzuur wordt gemaakt uit lucht in plaats van het direct toevoegen van zwavelzuur is het resulterende zout in het spuiwater ammoniumnitraat (NH4NO3) in plaats van ammoniumsulfaat. Dit verdubbelt de bemestingswaarde aangezien voor elke molecule ammoniak een molecule nitraat wordt toegevoegd. Verder is ammoniumnitraat ook véél beter oplosbaar dan ammoniumsulfaat. Dit resulteert in spuiwater met een N-concentratie die tot 20 maal hoger is dan bij een traditionele zure luchtwasser met zwavelzuur. Dit betekent een besparing aan water en volume opslagtank, en een verhoogde economische waarde van het spuiwater.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project beoogt de ontwikkeling van een nieuw proces voor het kraken van NH3 dat de implementatie van een op NH3 gebaseerde H2-leveringsinfrastructuur in Europa mogelijk maakt. Het NH3-kraken zal worden bestudeerd met behulp van plasmatechnologie, waarbij wordt gestreefd naar een conversie van meer dan 99,5% en een energiekost van minder dan 44 kJ/mol H2 die haalbaar is met de bestaande thermokatalytische technologie. De specifieke doelstellingen zijn: 1) Onderzoek naar optimale condities in bestaande plasmareactoren. Er zullen experimenten worden uitgevoerd in verschillende plasmareactoren die beschikbaar zijn in PLASMANT. Deze systemen presteerden gunstig voor andere gasconversietoepassingen, maar werden niet getest op NH3-kraken. We zullen hun potentieel evalueren om de vereiste NH3-conversiesnelheid, H2-opbrengst, energie-efficiëntie en energiekosten te bereiken voor een breed scala aan plasmavermogens en stroomsnelheden. 2) Modellering van de gasstroomdynamiek en het plasmagedrag. Ter ondersteuning van de experimenten zullen we modellen ontwikkelen voor de gasstroomdynamiek en het plasmagedrag in de reactor voor iteratief testen en optimalisatie van verbeterde reactorontwerpen (zie doelstelling 4). 3) Modellering van de plasmachemie met een quasi-1D chemisch kinetisch model. We zullen de reactiekinetiek achter NH3-kraking via plasma bestuderen om de onderliggende chemie beter te begrijpen. Een gedetailleerd kinetisch model biedt nieuw inzicht in het conversieproces en maakt verdere prestatieverbetering mogelijk. 4) Experimentele evaluatie van een verbeterde plasmareactor en optimale condities. Op basis van de experimentele gegevens (doelstelling 1) en de modellen (doelstelling 2 en 3) gaan we een verbeterde plasmareactor ontwikkelen om NH3 af te breken tegen lagere energiekosten dan de bestaande plasmareactoren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Fedirchyk Igor

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project stellen wij een radicaal nieuwe plasmagebaseerde methodologie voor die ons zal toelaten om kankerweefsel te karakteriseren en te behandelen (we focussen hierbij op melanomen). We gebruiken hierbij plasma excitatie in combinatie met laser trillingsmetingen om een in-situ karakterisering van de visco-elastische materiaalparameters van biomedisch weefsel te bepalen. Deze parameters laten ons toe om kankerweefsel - tijdens behandeling - te detecteren en op te volgen. Verder ontwikkelen wij een gecontroleerde plasma-kankerbehandeling waarbij we de in-situ materiaalidentificatiemethode integreren in de behandeling, om de therapie beter af te stellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Dirckx Joris
• Co-promotor: Smits Evelien

Onderzoeksgroep(en)

• InViLab

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Binnen dit project zal een grotere R&D atmosferische plasmareactor worden gebouwd, met als doel de TRL van plasmatechnologie te verhogen tot TRL4 - technologie gevalideerd in een gecontroleerde omgeving. De optimale omstandigheden om CO2 om te zetten in CO met behulp van atmosferisch plasma zullen worden bepaald door theoretische simulaties te combineren met experimentele waarnemingen in de R&D-eenheid. De efficiëntie van de conversie van CO2 naar CO wordt in verschillende stappen verhoogd: • Stapsgewijze integratie van parallelle plasmareactoren op een enkele anodeplaat: module 1 begint met 4 reactoren met 20 l/min en 1 kW vermogen per reactor (wat neerkomt op 80 l/min en 4 kW totaal). De beoogde prestatie is 10% CO2-conversie (single-pass) en 30% energie-efficiëntie. • In de volgende stap worden 7 reactoren geïntegreerd op een enkele anodeplaat, in een zeshoekig patroon. In deze fase zal de capaciteit van de plasmareactoren 140 l/min stroomsnelheid en 7 kW vermogen bedragen (module 2). De beoogde prestatie is 15% CO2-conversie (single-pass) en 35% energie-efficiëntie. • Module 3 combineert het vermogen van module 1 en 2 voor een configuratie van maximaal 11 reactoren (220 l/min totale capaciteit en 11 kW vermogen) in een zeshoekig patroon, met behoud van strikte vermogens- en efficiëntievereisten voor elk reactorknooppunt. De beoogde prestatie is 20% CO2-conversie (single-pass) en 40% energie-efficiëntie. • Het verdere doel is om de CO-productie met 50% verder te verhogen door het toevoegen van een koolstofbed in de post-plasmastroom, beginnend bij module 1, maar met voldoende capaciteit voor module 3. De beoogde prestatie is 25% CO2-conversie (Boudouard-reactie) en 50% verhoging van de CO-uitstoot. • Een uitstroom-recirculatiesysteem zal de CO2-conversie nog verder stimuleren door de verblijftijd van ongereageerd gas in de plasmareactor te verlengen. Samen met het koolstofbed zal dit systeem de totale CO2-conversie hopelijk op minimaal 75% brengen. • Er zullen nieuwe gestructureerde katalysatoren worden gebruikt voor plasmakatalyse met een beoogde levensduur van 1 jaar. Hierdoor zal de CO2-conversie in de plasmafase hopelijk verder toenemen met 10-20 %. Het doel is 90% CO2-reductie of meer, in combinatie met bovengenoemde methoden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ammoniak is een veelbelovende H2 drager omwille van zijn hoge waterstof densiteit, maar de ontbrekende link is een energie-efficiënte technologie voor het kraken van ammoniak tot H2. De meest onderzochte optie is katalytisch kraken, maar dit vergt hoge temperatuur om volledige conversie te benaderen, in het bijzonder bij het gebruik van nobel metaal-vrije katalysatoren. Het kraken van ammoniak met plasma wordt niet gehinderd door dezelfde limitaties omdat de toegevoegde elektrische energie selectief elektronen opwarmt door hun kleine massa en een thermisch onevenwicht ontstaat. De hoogenergetische elektronen splitsen de ammoniak moleculen en hogere conversies kunnen bereikt worden bij lagere bulk temperatuur. Nadeel van plasma kraken is echter de relatief hoge energiekost. Gedurende dit doctoraat wordt een proces onderzocht dat de voordelen van thermokatalyse en plasma kraken combineert. Een deel van de ammoniak (> 50%) wordt omgezet naar H2 en N2 in een katalytische reactor. De uitgang is verbonden met de plasmareactor, waar de overgebleven ammoniak zoveel mogelijk wordt omgezet (doel: > 99%). Het eerste doel van dit doctoraat is het ontwikkelen van nobel metaal-vrije katalysatoren met hoge activiteit voor ammoniak kraken, zonder volledige conversie te bereiken. Het tweede doel is de katalytische en plasma reactor te combineren en de optimale combinatie van procesparameters te vinden om de totale energiekost te minimaliseren en productiesnelheid en synergie te maximaliseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Mijn project heeft tot doel het "proof of concept" te demonstreren van nieuwe plasmareactoren voor duurzame en energiezuinige NOx-productie uit lucht, als basis voor de productie van groene kunstmest. Plasma ontstaat door het toepassen van elektriciteit, is snel aan/uit te schakelen en kent geen schaalvoordelen, dus ideaal in combinatie met duurzame (intermitterende) elektriciteit en daarmee interessant voor elektrificatie van kunstmestproductie. Dit project komt voort uit mijn ERC SyG, waar we recordwaarden behaalden in plasma-gebaseerde NOx-productie en energiekosten (EC). Nu is het tijd om dit in de praktijk te brengen door optimalisatie van het reactorontwerp. We zullen drie verschillende plasmareactorontwerpen bouwen, gebaseerd op innovatieve computermodellen, en de optimale afstemming op de voeding testen voor maximale efficiëntie. We testen ook het effect van quenching, warmterecuperatie, voorverwarmen, gasrecirculatie en sorptiematerialen om de prestaties in termen van NOx-opbrengsten en EC verder te verbeteren. Vervolgens zullen we de reactoren in de echte wereld testen, d.w.z. lucht met variërende vochtigheid, en de robuustheid van de reactor onderzoeken voor zowel continu langdurig als intermitterend bedrijf. In de laatste twee maanden plannen we demo's voor geïnteresseerde belanghebbenden, die dienen als "real-life" marktanalyse. Ten slotte zullen we een SWOT-analyse uitvoeren, waarbij de drie reactoren worden vergeleken in termen van algemene prestaties in de echte wereld, om te beslissen welke reactor zal worden geselecteerd voor opschaling en mogelijke commercialisering. PREPARE wil innovatie stimuleren voor de toepassing van HNO3- en NH4NO3-productie, die nu voornamelijk afhankelijk is van niet-duurzame bronnen. Daarnaast kan het een oplossing bieden om de NH3-emissies van de vee- en pluimveehouderij te beperken, door de plasma-geproduceerde NOx te laten reageren met de uitgestoten NH3 om NH4NO3 te vormen. PREPARE biedt daarmee een innovatief traject voor het vergroenen van (1) de chemie/kunstmest-industrie en (2) de vee- en pluimveehouderij.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ammoniak is een veelbelovende H2-drager, door zijn hoge H2-dichtheid, maar er bestaat geen energie-efficiënte technologie voor ammoniak decompositie om ultrazuivere H2 te produceren. De meest gebruikte methode is thermo-katalytische kraking, maar dit proces werkt bij hoge temperatuur en is energie-intensief, en levert H2 met ongewenste residuele NH3. In dit project onderzoeken we een nieuw ammoniak-decompositieproces, gebaseerd op integratie van plasmatechnologie met thermische katalyse en zuivering via adsorptie, in staat om "fuel cell grade" H2 te produceren op grote schaal.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De uitdaging van de uitstoot van broeikasgassen in de landbouw is dat ze sterk verdund zijn en afkomstig zijn van meer dan 10 miljoen Europese boerderijen. De lokale emissies zijn dus klein, maar de gezamenlijke bijdrage op Europees niveau is ca. 10% van de totale uitstoot van broeikasgassen. Een aanzienlijk deel hiervan is methaan (ongeveer 43%) en het grootste deel daarvan wordt geproduceerd door enterische fermentatie. Er bestaan ​​geen haalbare technische oplossingen voor methaanreductie en er zijn dringend nieuwe ontwikkelingen nodig om de doelstellingen van de methaanstrategie, de "boer tot bord-strategie" en het Fit for 55-wetgevingspakket voor koolstofneutraliteit in de landbouw in 2035 te halen. Deze methoden moeten een groot potentieel voor commercialisering hebben, efficiënt zijn in methaanreductie en de kosten moeten betaalbaar zijn voor de boeren. CANMILK zal technologie ontwikkelen die eenvoudig te gebruiken en onderhoudsarm is, met een totale kostprijs van minder dan 80 €/t CO2-eq. We zullen een niet-thermisch plasma hiervoor gebruiken. Het werk is gericht op de methaanactivering door reactieve zuurstof- of waterstofdeeltjes gevormd in plasma, die de ontleding van methaan mogelijk maken met behulp van katalysatoren onder milde omstandigheden. Als resultaat verwachten we 1) een eenvoudige en efficiënte uitrusting voor methaanbestrijding in melkvee- en vleesveestallen, 2) een goed zicht op de sociaaleconomische en ecologische haalbaarheid van op plasma gebaseerde methaanbestrijding en 3) meer publieke, wetenschappelijke en industrieel bewustzijn van haalbare oplossingen die beschikbaar zijn voor de reductie van broeikasgassen in de landbouw. Onze schatting voor de efficiëntie van de CANMILK-technologie is 90% methaanconversie, wat bij maximaal gebruik in stallen zou leiden tot een totale broeikasgasreductie van ca. 140 Mt CO2-eq/a in Europa. Dit zou aanzienlijke positieve gevolgen hebben voor boeren, plattelandsgemeenschappen, consumenten en de industrie bij de overgang van de Europese economie naar een meer koolstofneutrale, duurzame toekomst

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Femtoseconde pulsatie laser microbewerking maakt het mogelijk om verscheidene materialen zoals keramieken (bv. glas), harde metalen (bv. Hastelloy) en polymeren te bewerken met een resolutie tot op microschaal. Dit opent innovatieve en nieuwe onderzoeksmogelijkheden zoals het optimaliseren van de katalytische eigenschappen van oppervlakken, het verbeteren van de stromingsverdeling, warmtetransport en massatransport in chemische reactoren, het verhogen van de detectielimiet van fotoelektrochemische sensoren, het faciliteren van continue stromingschemie, het ontwikkelen van EPR en TEM meetcellen en het machinaal leren voor hybride 3D printen. Momenteel bezit de Universiteit van Antwerpen niet de nodige onderzoeksinfrastructuur om dergelijke materialen en oppervlakken met zulke microschaalprecisie te bewerken. Toegang tot femtoseconde pulsatie laser microbewerking zou dan ook een grote impact hebben op het onderzoek van zowel de dertien betrokken professoren en tien onderzoeksgroepen als de industrie en is essentieel om onderzoek uit te voeren op het hoogste internationaal niveau.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Perreault Patrice
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Verbeeck Johan
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Co-promotor: Verwulgen Stijn
• Co-promotor: Watts Regan

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste Elektrochemie & Katalyse (ELCAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Plasma-gebaseerde H2 synthese uit koolwaterstoffen kan een complementair proces zijn voor elektrolyse van water, omdat het ook hernieuwbare elektriciteit gebruikt en geen CO2-uitstoot heeft. Bovendien kan het CH4 en plastic afval valoriseren en hoogwaardige C-materialen genereren als bijproduct, en is het thermodynamisch gunstiger. Het is echter cruciaal om een beter fundamenteel begrip te krijgen van de plasmaprocessen. Daarom zullen wij in ons project experimenten uitvoeren voor groene H2 synthese, vanuit verschillende koolwaterstoffen en in verschillende soorten plasma's, in gasfase en in contact met vloeistoffen, en een multidiagnostiekplatform ontwikkelen voor tijdsafhankelijke en spatiale karakterisering, evenals nieuwe multidimensionale, multi-schaal modellen, om de onderliggende mechanismen te bestuderen. We starten met eenvoudige moleculen, dwz CH4 (gasfase) en (m)ethanol (vloeistoffase), en ontwikkelen vervolgens onze methodologieën om H2 synthese te bestuderen uit alkenen (C3-C5 en hoger) en styreen, als modelsystemen voor (zowel gas- als vloeistoffase) pyrolyseproducten van plastic afval. Naast het bepalen van de H2 opbrengst en het energieverbruik voor alle systemen, en de gedetailleerde plasmadiagnostiek en modellering, zullen we ook de gesynthetiseerde C karakteriseren, als extra product met toegevoegde waarde. De projectresultaten zullen de basis leggen voor groene H2 synthese door plasmatechnologie en een nieuw gebied openen voor recycling van plastic afval.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

CO2 en CH4 zijn twee broeikasgassen die zorgen voor de opwarming van de aarde. Daarom worden er methoden ontwikkeld om deze gassen om te zetten in hernieuwbare brandstoffen of chemische grondstoffen met toegevoegde waarde. Plasmatechnologie is veelbelovend voor deze toepassing. In dit project zal ik de "bi-reforming" van methaan onderzoeken, waarbij CO2 en CH4 samen met H2O worden omgezet. Vergeleken met dry reforming" van methaan heeft deze reactie als voordelen een betere H2/CO-verhouding en geen coke-depositie. Het doel is een zo hoog mogelijke conversie en energie-efficiëntie te verkrijgen. Om dit te bereiken zal ik een nieuwe "rotating gliding arc plasmatron" reactor ontwerpen en onderzoeken, waarbij het gasmengsel wordt opgewarmd voor de reactor en snel afgekoeld na de reactor, om recombinatie te vermijden. Ik zal de conversie en energie-efficiëntie meten voor verschillende condities, alsook de gastemperatuur, vibrationele temperatuur en beweging van de plasmaboog. Daarnaast zal ik vijf verschillende modellen ontwikkelen en combineren om de reactorgeometrie te verbeteren en om de dynamica van de gasstroom en de chemische reacties in en na het plasma te bestuderen. De combinatie van experimenten en modelleren zou moeten zorgen voor een optimale omzetting van CO2, CH4 en H2O in de ontworpen reactor en meer inzicht in de eigenschappen van het plasma en de onderliggende reactiemechanismen van deze omzetting.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Ceulemans Sara

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Pancreas ductaal adenocarcinoom (PDAC) heeft vijf-jaars overlevingspercentages van 2-9% en zal de derde voornaamste kankerdoodsoorzaak in de EU worden in 2025. PDAC tumoren vertonen hypovasculariteit en vasculaire compressie, waardoor chemoresistentie ontstaat, als gevolg van een desmoplastische reactie door pancreasstellaatcellen (PSCn). Studies hebben aangetoond dat een pro-angiogene benadering voor PDAC de medicijnafgifte en werkzaamheid verhoogt, waarbij tumorgroei en metastase verminderen. Koud atmosferisch plasma (KAP) is een nieuwe technologie waarvan bekend is dat het angiogenese kan induceren bij lage behandelingsdoses. Het doel van mijn project is om KAP-behandeling te gebruiken om de afgifte en het effect van chemotherapeutische geneesmiddelen te verhogen a.d.h.v. angiogenese inductie. De kINPen® plasma jet wordt gebruikt om de optimale condities te bepalen. Sferoïde co-culturen van pancreaskankercellen, PSCn en endotheelcellen zullen onderzocht worden. Gemcitabine zal worden toegediend aan sferoïden met de OrganoPlate® Graft, die vascularisatie van 3D in vitro modellen toelaat en zo de voorspellende kracht van in vitro studies vergroot. De klinische werkzaamheid zal worden geëvalueerd in een orthotopisch muismodel, door tumor resectie te combineren met intra-operatieve KAP-behandeling en adjuvante chemotherapie. Dit project zal leiden tot een nieuwe combinatiebehandeling voor PDAC-patiënten die een gedeeltelijke of volledige tumor resectie kunnen ondergaan.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Privat Maldonado Angela
• Co-promotor: Smits Evelien
• Mandaathouder: Verloy Ruben

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze Wetenschappelijke Onderzoeksgemeenschap (WOG) is samengesteld uit onderzoekers van verschillende en complementaire achtergrond in het gebied van CCU. Deze kritische pool van wetenschappelijke expertise kan de ontwikkeling van CCU technologieën versnellen en advies verlenen aan het beleid, industriële en publieke sectoren. Ons doel is om een CCU netwerk op te bouwen, relevant voor het Vlaamse/Europese industriële landschap, gefocust op het uitwisselen van kennis, het stimuleren van samenwerking vooral tussen jonge onderzoekers, en onderzoeksmiddelen te delen tussen indviduele kennisinstellingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is om CO2 emissies van olefine productie drastisch te doen dalen door de verbrandingsovens, verantwoordelijk voor 90% vn de CO2 emissies, te vervangen door een combinatie van twee nieuwe geëelektrificeerde reactorconcepten, nl. een geëlektrificeerde rotor stator stoomkraker, en een plasma-gebaseerde ethyleen booster. Onze bijdrage situeert zich in deze laatste, waarvoor we een kinetisch model en een reactormodel zullen ontwikkelen voor proces-optimizatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De hoeveelheid NH3 die vandaag geproduceerd wordt met het Haber-Bosch (H-B) proces onderhoudt meer dan 40% van de wereldbevolking, in de vorm van meststoffen. Dit proces is echter zeer energie-intensief met een hoge CO2 uitstoot, dat nog maar weinig ruimte laat voor optimalisatie. Door de dreigende klimaatsverandering is er nood aan een milieuvriendelijk alternatief. Mijn project zal plasma-vloeistof interactie onderzoeken als mogelijk alternatief. In het algemeen biedt plasma-gebaseerde NH3 productie diverse voordelen, zoals de werking bij atmosfeerdruk en kamertemperatuur, en de mogelijkheid voor koppeling aan hernieuwbare energie. Plasma-vloeistof interactie heeft het extra voordeel dat het geen nood heeft aan het zeer vervuilende steam methane reforming proces, aangezien het H2O gebruikt als de waterstofbron in plaats van H2. Om NH3 productie via plasma-vloeistof interactie te kunnen optimaliseren, is een grondige kennis vereist over de onderliggende mechanismes. Het is mijn doel deze kennis te verkrijgen m.b.v. een gecombineerd 0D-2D model. Ik zal twee verschillende plasmabronnen gebruiken, namelijk een plasma jet en DBD, en zal hun voordelen en optimalisatiemogelijkheden voor NH3 productie onderzoeken. Voor de ontwikkeling van het DBD model plan ik een onderzoeksverblijf in de groep MIPSE. Ten slotte zal ik ook experimenten uitvoeren, voor validatie van de modellen alsook om een meer compleet beeld te verkrijgen van de plasma-vloeistof systemen en hun mogelijkheden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Heirman Pepijn

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Er is een groeiende interesse in het omzetten van CO2 naar waardevolle chemicaliën. Een interessant proces is hydrogenatie tot CH3OH, een waardevolle brandstof en intermediair in de chemische industrie. De CO2 conversie en CH3OH selectiviteit zijn echter beperkt door thermodynamica wanneer heterogene katalyse wordt gebruikt. Een mogelijke oplossing is het combineren van katalyse met niet-thermisch plasma, wat kinetisch gelimiteerde processen mogelijk maakt bij temperaturen die thermodynamisch gunstig blijven. In mijn project zal ik de plasma-katalytische conversie van CO2 tot CH3OH computationeel bestuderen om inzicht te krijgen in de onderliggende mechanismen. Dit inzicht is momenteel immers zeer beperkt. Ik zal beginnen met het ontwikkelen van een 0D chemische kinetiek model van een CO2/H2 plasma. Vervolgens zal ik een microkinetisch oppervlakte model ontwikkelen om de reacties aan het oppervlak van de katalysator te simuleren. In de derde stap zal ik deze modellen koppelen om te bestuderen hoe de katalysator de gas fase beïnvloedt en omgekeerd. Ik zal ook de invloed van verschillende katalysatoren en ZnO promotie onderzoeken. Al deze modellen zullen gevalideerd worden aan de hand van experimenten en worden verbeterd wanneer de resultaten onvoldoende in overeenstemming zijn. Het uiteindelijke doel is om de plasma en katalysator condities te optimaliseren voor de plasma-katalytische hydrogenatie van CO2 tot CH3OH.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Michiels Roel

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Hoofd-halskanker is de zesde meest voorkomende kanker wereldwijd. Patiënten in gevorderde stadia hervallen vaak of er ontstaan uitzaaiingen (R/M HNSCC), wat resulteert in een erg slechte prognose. De eerstelijnsbehandeling van deze patiënten bestaat uit immuuntherapie (ICI) alleen, of in combinatie met platina chemotherapie (PLAT). Hoewel deze combinatiebehandelingen enig klinisch voordeel hebben, worden ze gelimiteerd door lage responspercentages en ernstige bijwerkingen. Om dit probleem aan te pakken, zal ik een nieuwe combinatiestrategie met non-thermisch plasma (NTP) onderzoeken. NTP, een geïoniseerd gas, is een lokale therapie die immunogene celdood induceert, wat de anti-kankerimmuniteit van de patiënt kan activeren. Tot op heden zijn er geen bijwerkingen gerapporteerd bij het klinische gebruik van NTP. Daarom veronderstellen we dat het combineren van NTP met PLAT/ICI een nieuwe, goed getolereerde behandelingsstrategie kan zijn die de klinische efficiëntie voor R/M HNSCC zal verbeteren. Ik zal 3D in vitro experimenten uitvoeren op cellijnen en patiëntenstalen, waarna twee muismodellen gebruikt zullen worden om de efficiëntie en veiligheid van deze combinatie te valideren. Mijn project zal helpen om NTP te integreren in de eerstelijnstherapieën van R/M HNSCC als een nieuwe combinatiestrategie om de behandeling en de levenskwaliteit van deze patiënten te verbeteren. Deze studie zal ook een opstap zijn naar een bredere toepassing van NTP-technologie in andere kankertypes.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smits Evelien
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Lin Abraham
• Mandaathouder: Verswyvel Hanne

Onderzoeksgroep(en)

• Centrum voor Oncologisch Onderzoek (CORE)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De opwarming van de aarde is een complex probleem en er moet dringend iets veranderen. Het broeikasgas CO2 is een belangrijke factor in dit vraagstuk. Als CO2 omgezet wordt in nieuwe waardevolle componenten en brandstoffen, kan het een duurzame kringloop vormen. Plasmatechnologie heeft het potentieel om tot deze kringloop te komen. De gliding arc plasmatron (GAP) reactor is daarvoor bijzonder interessant, maar de huidige prestaties zijn ontoereikend. Mijn project zal zich richten op de conversie van CO2 en CO2/CH4 mengsels in nuttige grondstoffen in deze reactor. Ondanks de veelbelovende resultaten van de GAP, botst het huidige reactor design op limieten. Vernieuwing van het design is van cruciaal belang om de conversie en energie-efficiëntie te optimaliseren. Ook de combinatie met een katalysator werd nog niet getest en kan leiden tot een verbeterde conversie en selectiviteit. Om een optimaal ontwerp te bekomen, is er meer inzicht nodig in de onderliggende mechanismes. De beste aanpak is daarom een combinatie van modelleren en experimenten. Ik zal nieuwe designs onderzoeken met behulp van een chemische reactiekinetiek 0D model en een 3D model op basis van fluïd dynamica. De modellen zal ik valideren met behulp van experimenten, met specifieke diagnostiek tijdens twee verblijven aan de Technische Universiteit Eindhoven en de Universiteit van Bochum. Uiteindelijk leidt deze gecombineerde studie tot meer inzicht in deze plasma reactor voor een geoptimaliseerde werking.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Vertongen Rani

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Billen Pieter
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Das Shoubhik
• Co-promotor: Lenaerts Silvia
• Co-promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Perreault Patrice
• Co-promotor: Vande Velde Christophe
• Co-promotor: Van Passel Steven
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Mandaathouder: Meyer Nathalie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Partoens Bart
• Co-promotor: Verbeeck Johan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is om de energie-efficiëntie van CO2-conversie en "dry reforming" van methaan (DRM) in een microgolfplasma te verbeteren door een combinatie van modellering en experimenten, om de onderliggende mechanismen beter te begrijpen. De modellering is gebaseerd op chemische kinetiekmodellering, die de gedetailleerde plasmachemie beschrijft, met speciale aandacht voor de vibratiekinetiek van CO2, evenals de interactie van de productmix (CO/O/O2 en niet-gereageerd CO2) met een koolstofbed dat na de plasmareactor geplaatst wordt, om de CO2-conversie verder te verbeteren. De experimenten worden uitgevoerd bij DIFFER (gezamenlijk doctoraat onder co-supervisie van prof.dr. Gerard van Rooij), en maken gebruik van laserverstrooiing en optische emissiespectrometrie, om het werkelijke plasmavolume in de reactor en de typische plasmakarakteristieken te meten. Specifiek wordt onderzocht hoe CH4 toevoeging aan een CO2 plasma de plasmacontractie en de onderliggende mechanismen beïnvloedt. Ook worden voorwaartse versus achterwaartse vortex-gasstroomontwerpen vergeleken, omdat deze laatste aanleiding kunnen geven tot minder cokesvorming, en dus betere prestaties.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Biondo Omar

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Terwijl de drastische klimaatacties over de hele wereld gericht zijn op CO2‐emissies, vormt methaan (CH4) in de nabije toekomst een nog grotere bedreiging. Het is bekend dat methaan bijna 25 keer krachtiger is als broeikasgas in vergelijking met CO2. In dit project wordt een concept ontwikkeld voor de productie van methanol als brandstof (CH3OH) uit de broeikasgassen CH4 en CO2 door gebruik te maken van een nieuw, volledig geëlektrificeerd plasmaproces. De complete opstelling omvat een nieuwe stabiele atmosfeerdruk glow discharge plasmareactor met verstelbare elektroden (achtergrond en eigendom van UAntwerpen), een methanol‐synthesereactor en een gasregelsysteem, gericht op optimale energie‐efficiëntie. Het doel van de plasmaconversie is de omzetting van CH4 en CO2 naar syngas, met optimale H2/CO verhouding van 2, voor methanolsynthese. Dit zal onderzocht worden in een breed bereik van aangelegd vermogen, gasstroom en CH4/CO2 verhouding, alsook door invoer van waterdamp, om die optimale H2/CO verhouding te realiseren. Het wetenschappelijke werk wordt uitgevoerd binnen BlueApp, de innovatieve pre‐incubator voor duurzame chemie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De SARS‐CoV‐2‐pandemie heeft aangetoond hoe onvoorbereid onze samenleving was op het voorkomen van de verspreiding van zeer besmettelijke ziekten, het beschermen van zorgverleners en patiënten, en de logistieke uitdagingen bij het gelijktijdig verzorgen en behandelen van een groot aantal besmettelijke patiënten. De afgelopen twee jaar hebben ziekenhuizen gestreefd om de verspreiding van dit virus binnen hun organisatie tegen te gaan, een uitdaging die dikwijls noodzaakte om dagelijks zelfs duizenden eenheden van ongebruikt, individueel verpakt medisch materiaal te laten vernietigen, dat niet snel en efficiënt kon worden gedesinfecteerd met de traditionele desinfectiemethoden. Het Universitair Ziekenhuis Antwerpen (UZA) alleen al produceert gemiddeld zo'n 250.000 kg medisch afval per jaar. In 2021 was de hoeveelheid medisch afval met meer dan 10% gestegen in vergelijking met de pre‐COVID periode. Wereldwijd gaf de pandemie niet alleen aanleiding tot een enorme verhoging van de kosten voor ziekenhuizen, maar verhoogde ook de productie van afval met 400‐500%. Bovendien was er op het hoogtepunt van de pandemie zelfs een nijpend tekort aan medische hulpmiddelen. Dit was dus niet alleen een milieu‐ en financieel probleem, maar ook een zware last voor de gezondheidszorg. Om beter voorbereid te zijn op toekomstige pandemieën, stellen we hier een missiegericht innovatieproject voor, dat beantwoordt aan een specifieke vraag vanuit de dienst Intensieve Zorgen van het UZA. In ons IOF‐POC CREATE‐project willen we een desinfectieapparaat op basis van niet‐thermisch plasma (NTP) ontwikkelen om virussen snel van ongebruikte, individueel verpakte medische producten te verwijderen: het plasmatoestel voor ziekenhuisgebruik ("hospital‐use plasma": HUP). Ons HUP‐toestel maakt gebruik van een volledig innovatief ontwerp met cilindrische geometrie, waarin de te desinfecteren materialen worden ingebracht. Het plasma wordt opgewekt rond deze (niet‐geleidende) verpakkingsmaterialen, om het contact met deze materialen te verbeteren en een volledige, uniforme behandeling te garanderen. We moeten hiervoor inderdaad een volledig nieuw plasmatoestel en concept ontwerpen, dat we een 'bewegend bed' DBD plasma noemen. Door gebruik te maken van de individueel verpakte medische producten als onderdeel van het plasmatoestel, en om het plasma stabiel te houden, biedt ons 'bewegend bed' DBD plasmatoestel een schaalbare oplossing voor snelle desinfectie in het ziekenhuis. Op basis van onze kennis van plasmadynamica en computersimulaties van plasma's, hebben we dit theoretische ontwerp ontwikkeld, maar de haalbaarheid om een werkend prototype te maken, moet nog uitgetest worden. Daarom zullen we in dit IOF‐POC CREATE‐project ons prototype HUP‐toestel in het laboratorium produceren en valideren. Indien succesvol, zal ons HUP‐toestel ons in staat stellen om: i) tekorten in individueel verpakte medische producten te verminderen; ii) het door zorginstellingen geproduceerde afval en de daarmee samenhangende kosten voor afvalbeheer te verminderen, en; iii) de incidentie van ziekenhuisinfecties te verminderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Delputte Peter
• Co-promotor: Jorens Philippe
• Co-promotor: Lin Abraham
• Co-promotor: Privat Maldonado Angela
• Co-promotor: Sahun Maxime

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Plasma-gebaseerde gasconversie op Mars heeft potentieel voor de productie van O2 en CO (vanuit CO2, dat voor 96% aanwezig is in de Mars-atmosfeer), en dus om leven mogelijk te maken en als brandstof. Dit onderzoeken wij in dit project met een nieuw prototype microgolf plasma, gebaseerd op de typische samenstelling en condities op Mars. Naast CO2 conversie naar O2 en CO, bekijken we ook stikstof valorisatie (2% aanwezig in de Mars atmosfeer), voor de productie van meststoffen op Mars. Plasma kan heel snel aan- en uitgeschakeld worden, en is daarom heel geschikt in combinatie met zonne-energie op Mars.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Intensieve veeteelt is verantwoordelijk voor ammoniak emissies in de lucht. In de nabijheid van natuurgebieden is deze uitstoot problematisch voor de biodiversiteit. De uitstoot is dan ook zeer streng gereglementeerd door Europese en Vlaamse regelgeving. Nog strengere voorwaarden voor nieuwe vergunningen worden verwacht en ze vormen technologisch een zéér grote uitdaging. Landbouwers zijn verplicht hun stallen te ventileren, en de geventileerde lucht waarin zich ammoniak gas bevindt te behandelen met een luchtwasser. Deze wassers verbruiken zwavelzuur en grote hoeveelheden water. Landbouwers stockeren deze verdunde oplossingen van ammoniumsulfaat en sproeien ze op het land als meststof. De bemestingswaarde is echter laag en het groot waterverbruik en de grote volumes aan tijdelijk te stockeren oplossing maken deze oplossing vrij duur en onpraktisch. In dit project ontwikkelen we een innovatieve luchtwasser die werkt met salpeterzuur in plaats van zwavelzuur. Het benodigde salpeterzuur wordt eenvoudigweg ter plaatse geproduceerd uit lucht met een plasma reactor. In de wasser van de ventilatielucht reageert ammoniak met salpeterzuur ter vorming van ammoniumnitraat. Ammoniumnitraat is een waardevolle meststof die in geconcentreerde vorm kan worden gestockeerd. Het nieuwe proces heeft als belangrijke voordelen dat het waterverbruik en het volume van opslagtanks veel kleiner is, en de voedingswaarde voor de planten op het veld veel hoger dan met de huidige technologie. Dit project past in de ontwikkeling van een circulaire economie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het onderzoek binnen de groep PLASMANT focust zich op de studie van plasma's via modellering en experimenten, voor twee belangrijke toepassingen, nl. duurzame chemie (CO2 conversie, CH4 conversie voor de productie van hogere koolwaterstoffen of H2, N2 fixatie voor de productie van meststoffen, NH3 kraken voor H2 productie, ...) en plasmageneeskunde (vooral kankerbehandeling, maar ook virus-inactivatie).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Plasmakatalyse is interesssant om duurzame energie om te zetten in waardevolle chemicaliën, maar de onderliggende mechanismen zijn nog niet goed gekend. Daarom zullen in dit project de fundamentele bouwstenen bestudeerd worden, nl. het effect van vibrationele excitatie, elektrische velden en geladen oppervlakken, zoals geïnduceerd door plasma. Verschillende computationele methoden zullen ontwikkeld worden en gecombineerd met neural network potentialen (NNPs). Bovendien zullen accurate dynamische studies uitgevoerd worden voor reacties van moleculen aan metaaloppervlakken onder plasmacondities, en die gegevens zullen vervolgens in een nieuw te ontwikkelen microkinetisch model geïmplementeerd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project richt zich op plasmakatalyse, het gecombineerde gebruik van een plasmabron en een katalytisch materiaal, en het is een nieuw onderzoeksgebied in Denemarken. Om te helpen bij een snelle toegang op dit gebied, wilde de projectcoördinator uit Denemarken deze samenwerking met mij opzetten, evenals met Haldor Topsøe A/S, een van de toonaangevende bedrijven op het gebied van katalyse. Het doel is om het potentieel van plasmakatalyse te evalueren in geselecteerde chemische syntheseprocessen met strategische relevantie voor een toekomst waarin de productie van chemicaliën zal veranderen van een fossiele brandstof-basis naar een duurzame productie, met de nadruk op oxidatieve activering van methaan, dat thermodynamisch de voorkeur heeft bij de lagere temperaturen waar de voordelen van niet-thermisch plasma zullen worden benut.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van fase 1 van het IM-project is om innovatieve plasmareactoren te ontwerpen op basis van de fundamentele principes en kennis van de onderzoeksgroep PLASMANT. Er wordt een verbeterd, modelgestuurd ontwerp gerealiseerd met de mogelijkheid om de omgekeerde Boudouard-reactie te gebruiken. Ondertussen streeft D-CRBN, het spin-off bedrijf van UAntwerpen, naar een proof-of-principle van een verbeterde, performante atmosferische plasmareactor. In fase 2 wordt het beste reactorontwerp geconstrueerd als een naadloze samenvoeging van de verzamelde informatie, waarbij een compleet prototype van hoog niveau wordt ontwikkeld voor gebruik door D-CRBN.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Trenchev Georgi

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Strategieën voor immunotherapie bij kanker laten ruimte voor verbetering. Aangezien een 'one-size-fits-all'-benadering niet de oplossing is vanwege de heterogeniteit van de tumor, is gepersonaliseerde therapie de weg vooruit. Het is mijn missie om moeilijk te behandelen solide tumoren te overwinnen met behulp van effectieve gepersonaliseerde immuuntherapieën. Om dit te bereiken, moet de immunosuppressieve aard van de tumormicro-omgeving worden overwonnen, waardoor het belemmerende effect op de activatie en de infiltratie van immuuncellen in tumoren aanzienlijk kan worden verminderd. Mijn team en ik hebben onlangs de potentie aangetoond van bepaalde geactiveerde immuuncellen om zowel kankercellen te doden als cellen van de tumormicro-omgeving die bijdragen aan immuunsuppressie. Om de antitumoreffecten verder te versterken, zullen we verschillende mechanismen ontrafelen die de antitumor immuuncelreacties belemmeren en deze nieuwe inzichten gebruiken om effectieve en gepersonaliseerde therapieën te ontwikkelen die directe activatie van immuuncellen combineren met remming van immuunsuppressie. In dit 2-jarig project zullen we concreet nieuwe tumorimmunologische data verzamelen met betrekking tot 1) karakterisatie van de tumormicro-omgeving, 2) interacties tussen tumorcellen en immuuncellen, 3) relevante doelgerichte behandelingsstrategieën en 4) biomerkeridentificatie; als belangrijke proofs-of-concept met het oog op het verder versterken van mijn Europese en consortiumprojectaanvragen in de nabije toekomst.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Smits Evelien
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Centrum voor Oncologisch Onderzoek (CORE)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het hoofddoel van dit project is de commercialisatie van een doorbraak-technologie voor het opwaarderen van natuurlijk mest naar een verbeterde kunstmest, om de wereldwijde voedingsproductie te verbeteren en emissies te reduceren. We maken gebruik van plasmatechnologie. Het consortium bestaat uit 2 bedrijven (het Zweedse ScanArc Plasma Technologies AS en het Noorse N2 Applied) en onze onderzoeksgroep PLASMANT. Onze rol in dit project is het modelleren van plasma reactor design en van de chemie, alsook expeirmenten in deze verbeterde reactoren, voor verbeterde toepassing.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Smits Evelien
• Mandaathouder: Lin Abraham

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Copot Cosmin
• Co-promotor: Lin Abraham
• Co-promotor: Vanlanduit Steve

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Meynen Vera

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Verheyen Claudia

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Kelly Sean

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Razzokov Jamoliddin

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Yusupov Maksudbek

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Smits Evelien
• Mandaathouder: Van Boxem Wilma

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Rana Surjyakanta

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Engelmann Yannick

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Smits Evelien
• Mandaathouder: Lin Abraham

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Aghaei Maryam

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Van der Paal Jonas

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Trenchev Georgi

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Vanraes Patrick

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Attri Pankaj

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Gorbanev Yury

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Smits Evelien
• Mandaathouder: Vanuytsel Steven

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Kumar Naresh

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Engelmann Yannick

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Berthelot Antonin

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Zhang Quan-Zhi

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Meynen Vera
• Mandaathouder: Vervecken Robbe

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste Elektrochemie & Katalyse (ELCAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Yusupov Maksudbek

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Tinck Stefan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Van der Paal Jonas

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Trenchev Georgi

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Wang Weizong

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Abbaspour Tehrani Kourosch
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Herrebout Wouter
• Co-promotor: Johannessen Christian
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Vande Velde Christophe
• Mandaathouder: Sergueev Serguei

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Verbeeck Johan
• Co-promotor: Bals Sara
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Partoens Bart
• Co-promotor: Schryvers Nick
• Co-promotor: Van Tendeloo Staf

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Michielsen Inne

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Aghaei Maryam

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Khalilov Umedjon

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Bal Kristof

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Huygh Stijn

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Cool Pegie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Snoeckx Ramses

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Zhang Yu-Ru

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Van Laer Koen

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Wouters Marieke

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Tinck Stefan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Huygh Stijn

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

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

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Tavernier Serge
• Co-promotor: Verhulst Kristof

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Zhao Shuxia

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Simon Péter

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Tavernier Serge

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Van Gaens Wouter

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Neyts Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Caen Joost
• Co-promotor: D'Haese Patrick
• Co-promotor: Geuens Luc
• Co-promotor: Van Grieken Rene

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Tinck Stefan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Maeyens Axel

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Vanroose Wim
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste wiskunde

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Neyts Erik
• Mandaathouder: Khalilov Umedjon

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Eckert Maxie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Van Tendeloo Staf
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Peeters Francois

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Vanroose Wim
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste wiskunde

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Tinck Stefan

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Maeyens Axel

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Neyts Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

• Plasma Lab voor toepassingen in duurzaamheid en geneeskunde - Antwerpen (PLASMANT)
• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Van Tendeloo Staf

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Eckert Maxie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Martens Tom

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De doelstelling van dit project is via numerieke simulaties een beter inzicht te verkrijgen in het gedrag van reactieve silaan en koostofhoudende (bv. methaan, acetyleen) plasma's, gebruikt voor de depositie van dunne lagen. We wensen op een volledig geïntegreerde manier de vorming, de groei en het gedrag van de nanodeeltjes in de plasma's, alsook de groei van de polymorfe gedydrogeneerde silicium lagen en ultrananokristallijne diamant lagen te beschrijven, waarbij vooral de incorporatie van de nanodeeltjes in deze lagen onderzocht zal worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: De Bleecker Kathleen

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Van Tendeloo Staf
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Peeters Francois

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Martens Tom

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Bultinck Evi

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: De Bleecker Kathleen

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze wetenschappelijke prijs werd toegekend voor algemene wetenschappelijke verdiensten

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Neyts Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Liu Yanhong

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: De Bleecker Kathleen

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Van Vaeck Luc
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Gijbels Renaat

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Neyts Erik

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Mandaathouder: Madani Myriam

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Mandaathouder: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

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

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Mandaathouder: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Co-promotor: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Mandaathouder: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

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)

• Promotor: Gijbels Renaat
• Mandaathouder: Bogaerts Annemie

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject