Onderzoek Sabine Van Doorslaer

Abstract

Kwantum sensoren kunnen kleine magnetische velden detecteren veroorzaakt door beweging van elektronen in b.v. neuronen, maar vereisen dat de kwantum bits (qubits) operationeel zijn bij kamertemperatuur. In dit opzicht bieden organische moleculaire qubits (MQBs) voordelen, zoals lange coherentietijden, exacte positionering van de qubit en schaalbaarheid. Toch wordt de implementatie van MQBs belemmerd door het gebrek aan uitlezing van één qubit en de tot nu toe onbekende relatie tussen hun kwantum eigenschappen en chemische structuur. Recente vooruitgang in de synthese van organische moleculen met twee ongepaarde elektronenspins in hun grondtoestand, d.w.z. diradicalen, leidt tot een onbekende markt voor MQBs. Het belangrijkste voordeel is mogelijkheid om de spin-spin-interacties te controleren via chemische synthese en het potentieel voor optische uitlezing van één qubit. Ik zal nieuwe organische diradicalen onderzoeken om een directe relatie vast te stellen tussen de spin-spin-interactie en hun prestaties als MQBs. Door mijn expertise op het gebied van spectroscopie van diradicalen te combineren met de expertise van mijn promotoren op het gebied van elektronenspinresonantie en optisch gedetecteerde magnetische resonantie, wil ik initialisatie-, uitlees- en manipulatieprocessen voor deze MQBs ontwikkelen. Een intensieve samenwerking met chemische synthesegroepen en een theoreticus laat een nieuwe route toe naar kwantum sensoren op basis van MQBs.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cambré Sofie
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kwantumtechnologie kan de maatschappij fundamenteel veranderen in de nabije toekomst. Echter, verschillende uitdagingen moeten nog onderzocht worden, zoals het gebrek aan schaalbaarheid, gebrek aan eenvoudig aanpassen van de qubits voor elke toepassing en een gebrek aan positioneerbaarheid van qubits. In OPTRIBITS zullen we de fundamentele voordelen van paramagnetische moleculen benutten voor toepassing als spin-gebaseerde qubits in quantumtechnologieën. Moleculen hebben aangetoond lange ensemble-coherentietijden te bezitten tot in het milliseconde regime. Moleculen zijn nanoscopisch van formaat, wat hoge dichtheden en miniaturisatie van quantumdevices mogelijk maakt. Moleculen zijn zeer aanpasbaar wat betreft spinwaarden, spin-niveaustucturen en eigenschappen van geëxciteerde toestanden, waardoor ze kunnen worden aangepast aan specifieke kwantumtechnologische doelstellingen. Interqubit-interacties kunnen uiterst gecontroleerd worden, vanwege de hoge mate van positioneerbaarheid van qubits in geordende structuren, wat leidt tot goed gedefinieerde en potentieel schakelbare interacties. Het belangrijkste probleem dat het wijdverspreide gebruik van moleculaire qubits verhindert, is het gebrek aan handige uitlezing van één enkele molecule. Als gevolg daarvan zijn de overgrote meerderheid van resultaten over moleculaire qubits verkregen door ensemblemetingen met grote aantallen identieke qubitkopieën. Dit project heeft tot doel dit nadeel te verwijderen door optisch adresseerbare moleculaire qubits te ontwikkelen. Optisch adresseren heeft ruimschoots aangetoond dat het uitlezing van één molecule mogelijk maakt vanwege de gevoeligheid van optische detectoren. Hiertoe zullen we robuuste moleculaire qubits ontwerpen, voorbereiden en bestuderen, die spin-toestanden hebben die spinpolarisatie door optisch pompen mogelijk maken en zeer luminescent zijn om optische uitlezing mogelijk te maken. In een tweede stap zullen we werken aan integratie door de qubitarchitecturen op oppervlakken te immobiliseren of door hybride structuren te creëren met koolstofnanomaterialen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cambré Sofie
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van de Europese Green Deal is om de huidige Europese economie om te vormen tot duurzaam, klimaatneutraal en circulair tegen 2050. Veel antropogene activiteiten leiden echter tot het vrijkomen van schadelijke verontreinigende stoffen, zoals fenolverbindingen, in het milieu. Er is behoefte aan gevoelige, gemakkelijk te gebruiken sensoren om deze stoffen te detecteren. Peroxidasen zijn zeer veelzijdige enzymen die vele moleculen, waaronder fenolische verbindingen, kunnen oxideren of omzetten. Biosensoren op basis van mierikswortelperoxidase zijn veelbelovend gebleken voor de detectie van fenolische verbindingen. Dit project richt zich op het gebruik van kleurstofontkleurende peroxidasen om de potentiële analytmoleculen uit te breiden. Het knelpunt bij de ontwikkeling van eiwitgebaseerde biosensoren betreft de immobilisatie van de proteïnen op geschikte dragers. Hier zal titania gebruikt worden als drager omwille van de biocompatibiliteit. De belangrijkste condities voor eiwitimmobilisatie zullen worden gevarieerd en hun invloed op de enzymstructuur en -activiteit bestudeerd. EPR en elektrochemie zullen gebruikt worden om de betrokken peroxidasen, titania, en hybride materialen te karakteriseren. Dit zal leiden tot een diepgaand moleculair inzicht in de systemen, waardoor een rationeler ontwerp van de hybride materialen voor biosensing, biotechnologie en biokatalyse mogelijk wordt. Ten slotte zullen nieuwe elektrochemische biosensoren worden ontwikkeld en geëvalueerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Cleirbaut Robine

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Uni4Equity heeft als algemene doelstelling universiteiten te versterken in het herkennen van en adequaat reageren op online en offline seksueel grensoverschrijdend gedrag (SH) binnen de organisatie (op de werkvloer, in de klaslokalen, op digitale platformen), met een expliciete maar niet exclusieve focus op sociale minderheidsgroepen. Meer specifiek zijn dit de doelstellingen: 1) universiteiten versterken bij het (her)vormen van procedures ter preventie en aanpak van SH, 2) wederzijds leren en uitwisselen van good practices tussen universiteiten of universitaire diensten, 3) alle universiteitsleden sensibiliseren rond het belang om SH te bestrijden en te vermijden, 4) professionals binnen de universiteit trainen om beter om te gaan met SH, 5) risicofactoren detecteren en blootstelling eraan verminderen op interpersoonlijk, institutioneel en maatschappelijk niveau, 6) de impact van SH op slachtoffers beperken, 7) bijdragen aan het herkennen van universiteiten als een belangrijke morele actor in het aanpakken van het maatschappelijke probleem van SH, 8) preventie en bestrijding van SH verdedigen als een prioriteit voor een beleid van gendergelijkheid. Preventieve strategieën op primair, secundair en tertiair niveau zullen ontwikkeld worden voor het doelpubliek van studenten, academisch en administratief personeel op basis van een mixed-method participatieve methodologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Schaubroeck Katrien
• Co-promotor: Hens Kristien
• Co-promotor: Van de Velde Sarah
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Centrum voor Ethiek

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De zwakke spinbaankoppeling inherent aan organische halfgeleiders maakt hen ideale kandidaten voor toepassingen in spintronica. Terwijl typische waardes voor de spinlevensduur die van hun inorganische tegenhangers ruim overstijgen, blijft de grootste limitatie de spindiffusielengte, die zelden meer dan 50 nm bedraagt. Het is intussen bekend dat spins in organische materialen zowel getransporteerd kunnen worden via mobiele ladingen als door spin exchange tussen gelokaliseerde polaronen. Dat laatste mechanisme biedt nieuwe mogelijkheden tot het verlengen van de spindiffusielengte door de intrinsieke spindichtheid te vergroten. In 2019 werd zo voor het eerst een record spindiffusielengte van 1 um gerapporteerd in een zwaar gedopeerde polymeer. In dit project zal ik spintransport onderzoeken in paramagnetische polymeren, een recent ontdekte klasse van ultra-lage-bandkloof halfgeleiders met een triplet grondtoestand en dus een grote intrinsieke spindichtheid. Spintransport experimenten zullen uitgevoerd worden in state-of-the-art spintronica devices gebaseerd op spininjectie via ferromagnetische resonantie. Daarnaast zal de combinatie van elektronen paramagnetische resonantie en kwantumchemische berekeningen gedetailleerde informatie opleveren over spindelokalisatie en spin-spin interacties. Door mijn studie uit te breiden naar een serie van deze polymeren kunnen structuur-eigenschap relaties en de fundamenten van spintransport in deze innovatieve materialen blootgelegd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Cambré Sofie
• Mandaathouder: Van Landeghem Melissa

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)
• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Optische materialen zijn alomtegenwoordig in de huidige samenleving. Van de bouwstenen van displays en LED's tot glasvezelcommunicatie voor ultrasnel internet, (plasmonische) nanostructuren voor fotokatalyse, bulk heterojuncties voor fotovoltaïsche cellen, probes voor beeldvorming, detectie en het ontrafelen van reactiemechanismen in chemie en katalyse tot nanostructuren voor nanofotonica-toepassingen. De diepgaande kennis van de aard en dynamiek van de oppervlakte- en bulkeigenschappen van deze materialen, zoals het lot van elektronen en gaten die ontstaan na optische excitatie, vereist specifieke spectroscopische technieken die zowel stabiele als tijdsafhankelijke dynamische eigenschappen van dergelijke materialen kunnen ontrafelen. Fluorescentiespectroscopie is een van de meest veelzijdige en gevoelige technieken die dergelijke informatie kan verschaffen. Moderne detectoren zijn in staat individuele fotonen te detecteren die worden uitgezonden op tijdschalen variërend van enkele picoseconden tot seconden, en met energieën die het gehele UV-, zichtbare en NIR optische bereik beslaan. Het aangevraagde systeem is een veelzijdige steady-state en tijdsgeresolveerde fluorescentie spectrometer, die zeer modulair is en in combinatie met de reeds beschikbare infrastructuur een unieke configuratie beoogt die een breed scala aan experimenten mogelijk maakt. Onder andere kan deze techniek informatie verschaffen over ultrasnelle processen op tijdschalen van picoseconden, delayed fluorescentie van bijvoorbeeld triplettoestanden en met een gevoeligheid over een zeer breed golflengtebereik (200 – 1700 nm) en toegankelijkheid tot zowel ensemble experimenten als individuele detectie van moleculen in oplossingen, poeders, nanodeeltjes, films en allerlei devices. De infrastructuur zal worden toegepast in zeer verschillende onderzoeksgebieden, van fotokatalyse tot excitonische eigenschappen van nanomaterialen, en van chemische reactiekinetiek tot fotovoltaïsche en LED-toepassingen, wat ook wordt bevestigd door de diverse onderzoekstopics van de 5 betrokken onderzoeksgroepen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cambré Sofie
• Co-promotor: Johannessen Christian
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

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

Materialen gebaseerd op titaniumdioxide (titania) zijn halfgeleiders met vele verscheiden toepassingen in chemische katalyse, elektrochemische sensortechnologie, voedselindustrie, energieconversie, en vele andere. Een groot deel van de toepassingen zijn gebaseerd op de vorming van een elektron en gat in de titania door absorptie van licht in het UV gebied. Dit beperkt echter heel veel praktische toepassingen, vermits zonlicht maar een beperkte UV inhoud heeft. Gekleurde titania, zoals grijze en zwarte titania, kunnen gevormd worden door thermische, chemische of sonochemische reductiemethoden. Alhoewel deze materialen zichtbaar licht absorberen, spreken studies in de vakliteratuur elkaar tegen over de activiteit van deze gekleurde materialen en de mechanismes die hiertoe leiden. Er is geen consensus over de optimale synthese paden om bepaalde gunstige materiaaleigenschappen te versterken. De grote heterogeniteit van gekleurde titania en hun syntheses gerapporteerd in de vakliteratuur verhindert het opstellen van een correlatie tussen synthese, elektronische structuur en activiteit. In de voorliggende geconcerteerde actie, zullen we de reductiecondities van poreuze titania op een gecontroleerde manier veranderen en tegelijk een veelvoud aan parameters bepalen, elektronenvallen, species die geadsorbeerd zijn aan het oppervlak, bulkdefecten, bandkloof, polymorfen en poriegroottes. We zullen de resultaten ook direct linken aan de specifieke activiteit van deze materialen. Hiertoe zullen we de capaciteit voor fotokatalytische reductie van CO2 meten en de toepasbaarheid van het materiaal als elektrodemateriaal in de elektrochemische detectie van fenolische verbindingen in water. Met deze aanpak, garanderen we dat de resultaten van de verschillende experimenten direct kunnen vergeleken en gecorreleerd worden. Dit zal toelaten om de sleutelfactoren te ontrafelen die de relatie tussen synthese, elektronische en geometrische structuur en activiteit van gekleurde titania bepalen. Deze kennis zal dan vertaald worden in optimale synthesecondities voor de hier bestudeerde toepassingen die belangrijk zijn voor duurzame chemie en ontwikkeling. Het voorliggende project maakt gebruik van de unieke complementaire expertise in de synthese, experimentele en theoretische karakterisatie en toepassingen van titaniumdioxide-gebaseerde materialen aanwezig aan de UAntwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)
• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Elektronen paramagnetische resonantie (EPR) biedt een uniek instrument voor de karakterisatie van paramagnetische systemen in biologische en synthetische materialen. EPR wordt gebruikt in diverse onderzoeksgebieden, zoals biologie, chemie, fysica, geneeskunde en materiaalwetenschappen. Het is een verzamelnaam voor verschillende technieken, waarbij de gepulste EPR methoden de veelzijdigste zijn en gedetailleerde informatie kunnen geven. De UAntwerpen heeft een gepulste en hoog-veld EPR-faciliteit die uniek is in België. De basis continue-golf EPR instrumentatie is echter dringend aan een upgrade toe. Verder werd recent een nieuw tijdperk in EPR spectroscopie ingeluid dankzij de technische ontwikkeling van AWGs (arbitrary waveform generators) met een kloksnelheid hoger dan een gigahertz. Deze AWGs laten nieuwe experimenten met specifieke pulsvormen toe waardoor veel gedetailleerdere informatie over de bestudeerde systemen kan bekomen worden. Bovendien verhoogt het de gevoeligheid en spectrale breedte van de EPR methoden enorm. Dit is belangrijk voor de studie van nanogestructureerde materialen en voor de detectie van actieve sites die transiënt gevormd worden tijdens katalyse, device-werking of reacties in biologische cellen, onderwerpen die van groot belang zijn voor het aanvragende consortium. De aangevraagde uitbreiding van de EPR faciliteit is essentieel om er voor te zorgen dat EPR aan de UAntwerpen in het voorveld blijft van dit heel snel veranderend onderzoeksgebied.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Cambré Sofie
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Van den bergh Wim
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica
• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Katalyse is een sleuteltechnologie om meer efficiënte en groene organische synthesen te bereiken. Complementaire expertise op het vlak van de ontwikkeling van nieuwe (homogene en heterogene) katalysatoren (redox, foto, elektrokatalyse) zal samen worden gebracht met organische synthese know-how in één expertisecentrum. Samenwerking van 5 onderzoeksgroepen van twee faculteiten van de Universiteit Antwerpen creëert een unieke basis voor innovatief onderzoek, waarin uitdagende omzettingen in organische chemie worden aangepakt. Breken en functionalisering van sterke bindingen (koolstof-stikstof, koolstof-zuurstof, koolstof-waterstof en koolstof-koolstof) in (kleine) organische moleculen behoort tot de basis onderzoekstopics van het consortium. De substraten zullen petrochemische, biohernieuwbare en afvalproducten (bv. CO2) omvatten. Het consortium combineert geavanceerde spectroscopie (o.a. UV-vis, (in-situ) IR, multi-frequente EPR en NMR, circulair gepolarizeerde en conventionele Raman), sorptie en quantum-chemische en moleculaire modeleringstechnieken die fundamenteel inzicht in de actieve site van de katalysator en het reactiemechanisme zullen geven. Dit levert 'tools' voor rationele katalyator/reactieontwikkeling. Door 'shaping' van de nieuwe katalysatoren (e.g. indirecte 3D printing) en evaluatie in flow, studie van massa transport effecten en sorptie experimenten zal het industriële potentieel worden nagegaan.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Herrebout Wouter
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

The SEP toelage zal gebruikt worden om het laatste jaar van het doctoraatstraject van een lopende doctoraatsstudent te ondersteunen. Het eerste deel van het promotietraject werd uitgevoerd in het kader van het Europese Joint Doctorate network PARACAT (H2020-MSCA-ITN-2018-PARACAT-813209). Dit project is gericht op de toepassing van geavanceerde spectroscopische methoden (elektronen paramagnetische resonantie, EPR) voor baanbrekend onderzoek op het gebied van katalyse. Het werk van Ilenia SERRA is gericht op het verwerven van mechanistisch inzicht in de peroxidase-activiteit met het oog op industriële toepassingen. De focus ligt op chlorietdismutase, dat in staat is schadelijk chloriet af te breken tot onschadelijk chloride en dioxygen, een proces dat van industrieel en biotechnologisch belang is. Terwijl het onderzoek zich tot nu toe heeft toegespitst op de spectroscopische analyse van de bestudeerde eiwitten in rusttoestand, het begrijpen van het effect van buffers op de spectroscopische parameters en de ontwikkeling van een freeze-trapping protocol om intermediare reactieve toestanden van het eiwit te arresteren, zal het laatste deel van het doctoraat zich toespitsen op de EPR-analyse van deze intermediare toestanden om zo het volledige biokatalytische mechanisme te begrijpen. De spectroscopische benadering die ontwikkeld werd voor de studie van de proteïnen zal verder gebruikt worden om het effect te bestuderen van de incorporatie van deze proteïnen in een anorganische matrix voor industriële toepassingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Serra Ilenia

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

The SEP toelage zal gebruikt worden om het laatste jaar van het doctoraatstraject van een lopende doctoraatsstudent te ondersteunen. Het eerste deel van het promotietraject werd uitgevoerd in het kader van het Europese Joint Doctorate network PARACAT (H2020-MSCA-ITN-2018-PARACAT-813209). Dit project is gericht op de toepassing van geavanceerde spectroscopische methoden (elektronen paramagnetische resonantie, EPR) voor baanbrekend onderzoek op het gebied van katalyse. Het werk van Andre GUIDETTI is gericht op een gecombineerde EPR-DFT methodologie om mechanistische inzichten te verkrijgen in fotokatalytische en transitiemetaal gekatalyseerde synthese van een verscheidenheid van organische moleculen. Terwijl de studie tot dusver gericht was op de ontwikkeling van een gecombineerde toolbox van fluorescentie-, EPR- en DFT-technieken om organische en kopergebaseerde fotokatalysatoren te bestuderen, zal het laatste deel van het werk zich toespitsen op het gebruik van deze toolbox om de rol van chemische radicalen in reacties te verduidelijken in vergelijking met de redoxpaden waarbij overgangsmetalen betrokken zijn. Er wordt toegespitst op de thiosulfonylering van niet-geactiveerde alkenen met zichtbaar-licht geïnduceerde fotokatalyse.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Guidetti Andrea

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het budget dient voor het onderhoud van de volledige EPR infrastructuur van UAntwerpen. Deze infrastructuur omvat gepulste en continuous-wave EPR spectrometers bij X- (9.5 GHz) en W-band (95 GHz) frequenties. Alle spectrometers hebben een optische toegang voor in-situ belichting

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica
• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

PARACAT heeft als doel een groep van jonge wetenschappers op te leiden in methoden voor cutting-edge onderzoek in de katalyse. Het wil voor de eerste keer de rol van open-schil systemen in katalyse onderzoeken, wat een innovatief gebied is op de intersectie tussen chemie, fysica en biologie. Het programma legt eveneens de nadruk op ethiek en sociale reflecties door de combinatie van de wetenschappelijke expertise van (bio)chemici, (bio)fysici en industriële partners met de input van een ethicus om op die manier een nieuwe generatie van wetenschappers op te leiden die maatschappelijke verantwoordelijkheden kunnen opnemen als experten in hun gebied. PARACAT is een consortium van 5 academische instellingen (begunstigden) geflankeerd door 1 onderzoeksinstelling, 3 industriële organisaties en 2 academische instellingen als partners. Dit consortium werkt samen op het vlak van onderzoek en training, waarbij 10 jonge onderzoekers de mogelijkheid krijgen om een dubbeldoctoraat aan twee universiteiten van twee verschillende Europese landen te behalen. Het PARACAT programma zal de rol van paramagnetisme in katalyse behandelen met een focus op een bottom-up aanpak, waarin homogene, heterogene en biokatalyse zal geïntegreerd zijn. De uiteindelijke doelen zijn 1) de design van nieuwe katalysatoren gebaseerd op elementen die abundant op aarde voorkomen en veilig zijn; 2) het ontdekken van nieuwe en duurzamere reactiepaden voor activatie van kleine moleculen en selectieve oxidatie door te leren van de natuur; 3) ontwikkelen van nieuwe routes voor polymerizatie en de-polymerizatiereacties. Het trainingsprogramma wil de barrières tussen traditionele disciplines doorbreken door onderricht te geven over spectroscopische methoden, synthese en materiaalkarakterisatie, en kwantumchemische modeling, gecombineerd met een volledige set van complementaire skills. Er wordt gestreefd naar een kennisketting waarbij fundamenteel onderzoek (verstaan) wordt vertaald in praktische toepassingen door de synergische interactie tussen academici en industriële partners, in een ethisch en maatschappelijk relevant kader.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Loobuyck Patrick
• Co-promotor: Maes Bert

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)
• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Moleculaire waterstof (H2) is een essentieel reactant in hedendaagse chemie, dat gebruikt wordt in vele industriële processen voor de synthese van zowel bulk- als fijnchemicaliën. Jammer genoeg is de meest gebruikte productiemethode voor waterstof (reforming van methaan) niet duurzaam door de vorming van koolstofdioxide. Bovendien kan op langere termijn toepassing van deze techniek niet gegarandeerd worden door de uitputting van fossiele grondstoffen. Gelukkig zijn er verschillende technisch ver gevorderde alternatieve oplossingen voor (grote schaal) duurzame waterstofproductie, zoals elektrolyse. Echter, de problemen gelinkt aan het veilig werken met en stockeren van waterstof maken dat onmiddellijk gebruik na productie (in situ generering en consumptie) de ideale benadering is voor reacties die gebruik maken van waterstof als reductant in de chemische industrie. Dit vereist preferentieel productie en reactie van waterstof in hetzelfde reactievat, gebaseerd op donor moleculen die geen organische bijproducten genereren. Thermochemische in situ watersplitsing is een zeer attractieve benadering gelet op de beschikbaarheid van water en het interessante profiel als solvent (lage kost, geen milieu-impact, niet toxisch, niet ontvlambaar). Echter de huidige (katalytische) methoden voor thermochemische watersplitsing worden uitgevoerd in de gasfase en vereisen een zeer hoge temperatuur (boven de 600 °C) en vragen daarom zeer veel energie input en zijn niet compatiebel met de meeste organische moleculen (deze zijn niet stabiel bij deze temperaturen). Het hoofddoel van dit project is daarom om thermochemische watersplitsing gecombineerd met het rechtstreekse verbruik van het gegenereerde waterstof, in een gekoppelde reductiereactie (hydrogenatie/hydrogenolyse), bij een lagere temperatuur (200-300 °C) in vloeibaar hoge temperatuur en druk water (HTPW) te realiseren. Bij deze temperaturen veranderen de eigenschappen van water met betere oplosbaarheid van organische substraten tot gevolg – vaak een probleem voor toepassing van water in organische chemie. Ontwikkeling van nieuwe synthesemethoden voor duurzame reductiereacties (nitrogroep reductie, hydrodeaminering, hydrodehydroxylering) van zowel petrochemische als hernieuwbare grondstoffen in HTPW zijn voorzien waarbij waterstof in situ wordt gegenereerd en verbruikt in hetzelfde reactievat. Verschillende thermochemische systemen voor waterstofproductie zullen worden geëvalueerd, gebruikmakend van homogene en heterogene katalysatoren om de vereiste temperaturen te verlagen. De gecombineerde waterstofproductie/-verbruik processen zullen geoptimaliseerd worden door variatie van verschillende parameters (temperatuur, druk, concentratie, katalysatoren en hun lading, katalytische additieven voor waterstofgenerering). Gelet op de verscheidenheid van (niet onafhankelijke) parameters zal een DoE "Design of Experiments (DoE)" benadering worden gebruikt eerder dan een opeenvolgende variatie van elke parameter afzonderlijk. Vermits ontwikkeling en optimalisering van de hoger aangehaalde syntheseroutes een gedetailleerd inzicht in het reactiemechanisme op een moleculair niveau vereisen, zal het mechanisme van zowel de niet-metaalgekatalyseerde reductiereacties en de metaalgekatalyseerde waterstofproductie bestudeerd worden met verschillende experimentele (spectroscopische) en computationele technieken. Voor reacties die gebaseerd zijn op heterogene katalyse zal een zorgvuldige karakterisering van de structuurparameters van de katalysatoren worden uitgevoerd gebruikmakend van verschillende technieken (bv. XRD, UV-DR, Raman spectroscopie).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Herrebout Wouter
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Organische synthese (ORSY)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Met organometaaltrihalide perovskiet zonnecellen zijn in de enkele jaren sinds hun introductie (in 2009) tot zeer hoge vermogen-omzettingsefficiënties aangetoond, tot 21% en met perspectief voor verdere toename. Ze worden beschouwd als een 'game changer' in het gebied van dunne-film photovoltaïsche cellen, maar de uitkomst hiervan zal kritisch afhangen van de mogelijkheden om defectvorming te vermijden in de perovskietlaag zowel als in de aangrenzende lagen. Die defecten treden op als vangstcentra voor negatieve en positieve ladingsdragers die hierdoor niet aan de fotostroom kunnen deelnemen. Zij kunnen ontstaan by de synthese en fabricatie van de materialen, maar ook als gevolg van degradatie die de levensduur van de zonnecellen beperkt. Het hoofddoel van mijn project is het identificeren en karakteriseren van de defecten die de performantie van de zonnecel begrenzen. De geometrische en electronische structuur van deze defecten zal onderzocht worden met multifrequente elektronen-paramagnetische resonantie (EPR) technieken die ook informatie opleveren over de aard en omgeving van de defecten. Een betere kennis van de elektronische structuur en de vormingsprocessen van de defecten zal een beter ontwerp van perovskietmaterialen en een optimalisering van de fabricatieprocessen voor deze zonnecellen mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Van Landeghem Melissa

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De natuur kan zonder meer als de meest veelzijdige scheikundige beschouwd worden. Binnen de hedendaagse wetenschap worden dan ook vele pogingen ondernomen om de unieke eigenschappen van de natuur te exploiteren door het gebruik van biomoleculen als bouwstenen of doelmoleculen in verschillende technologieën. Hierbij vorm de inbouw van een eiwit in een synthetische matrix een belangrijke stap. Er is vooral veel interesse voor hybride materialen van eiwitten en poreuze materialen. Hun bereiding is echter niet triviaal, en wordt vaak belemmerd door incompatibiliteiten tussen de eigenschappen van eiwit en materiaalporiën.De zoektocht naar een goede eiwit-matrix-combinatie vereist niet alleen een uitgebreide synthese-optimalizatie, maar ook de ontwikkeling van geschikte methoden om de effecten van de matrix op de structuur van de eiwitten te bestuderen. In dit multidisciplinair onderzoek zal de stabiliteit, structuur en dynamica van heemeiwitten (globines) ingebouwd in mesoporeuze silica en titania bestudeerd worden met EPR. Deze klasse van hybride materialen zijn interessant omwille van hun potentieel in elektrochemische biosensor- en biocatalysetoepassingen. Nieuwe orthogonaal gespinlabelde globine-eiwitten zullen aangemaakt worden en in ingebouwd worden in (gemodifieerde) mesoporeuze silica en titania. Gepulste dipolaire spectroscopie zal gebruikt worden om afstanden tussen de spin-labels (nanometer-afstanden) te bepalen zowel voor de vrije als voor de ingebouwde eiwitten. Gecombineerd met computationele modellen, zullen deze metingen inzicht geven in de effecten van de eiwitincorporatie op de tertiaire structuur en conformationele flexibiliteit van de eiwitten. Deze actie zal niet alleen leiden tot de ontwikkeling van een generieke analytische toolbox, gebaseerd op spin-label EPR, voor de karakterisatie van eiwitten ingebouwd in een synthetische matrix, maar zal ook nieuwe inzichten geven in wat de eiwit – matrix-interactie bepaald en hoe deze materialen best kunnen bereid worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Ching Hong Yue Vincent

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In 2016 werd ongeveer 12 miljoen ton fenol geproduceerd voor verschillende processen zoals de productie van kunststoffen, antibiotica en kleurstoffen. De fenolhoudende verbindingen komen terecht in de waterreservoirs en kunnen een bedreiging vormen voor de menselijke gezondheid. Er zijn verschillende EU-wetten die deze verontreinigingen reguleren, echter, deze wetten zijn soms verouderd, vaag geformuleerd en de uitvoering ervan schiet in de praktijk tekort. Daarom is het cruciaal om meer inzicht te krijgen in de huidige situatie van screeningsmethoden voor fenolische contaminanten. De huidige enzymatische sensoren die in de literatuur worden beschreven, vertonen een verbeterde gevoeligheid in vergelijking met traditionele methoden als gevolg van de accumulatie van het analiet, maar hebben een slechte stabiliteit en hebben extra reagentia nodig. Daarom wil ik een sensor ontwikkelen die de nadelen van enzymatische sensoren overwint, maar de verbeterde gevoeligheid behoudt. Mijn doel is om een ​​gevoelige, snelle en goedkope elektrochemische sensor te ontwikkelen met een eenvoudige interpretatie van resultaten door niet-specialisten (door het gebruik van een app op een smartphone met geïntegreerde LED). In de voorgestelde detectiestrategie zal een gemodificeerde sensor een verandering in stroom genereren in aanwezigheid van fenolische verontreinigingen bij belichting door een LED.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Neven Liselotte

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Globines zijn globulaire heme-bindende eiwitten die overal voorkomen. De diversiteit aan globine in neamtodes is zeer groot. Zo zijn er 33 globines aanwezig in C. elegans. De functies van deze globines zijn alles behalve gekend. Globine-3 toont echter wel een zeer uitgesproken phenotype wanneer het gen wordt verwijderd, nl. steriliteit. Globine-3 komt tot expressie in 20 ot 30 neuronen en in een zeer specifieke regio van de somatische gonaden. Twee isovormen zijn aanwezig: één aanwezig in het plasma mebraan, de andere aanwezig in het membraan van de mitochondriën. In dit project willen we de exacte functie van deze twee isovormen bestuderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Dewilde Sylvia
• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Verschillende toepassingen zoals scheiding en sensoren worden rechtstreeks beïnvloed door de eigenschappen van de gebruikte materialen. De eigenschappen van het oppervlak en hun specifieke interacties met moleculen zijn zeer belangrijke aspecten die gecontroleerd en begrepen moeten worden om deze materialen en technologiën verder te kunnen ontwikkelen en te verbeteren in hun wekring. Organofosfonzuur modificatie is een gekende methode om het oppervlak van de metaaloxiden veelzijdiger te maken in hun interactie met organische moleculen en zo robuustheid en de structurele voordelen van de anorganische drager te combineren met de flexibiliteit aan interacties van organische moleculen. Hoewel er verschillende studies zijn die de synthesecondities correleren aan de oppervlak eigenschappen, ontbreekt gedetailleerde kennis naar hun impact op specifieke interacties met moleculen op moleculaire schaal. Daarom wordt in dit project kennis naar nauwgezette controle van de synthese en de materiaaleigenschappen gecombineerd met studie naar dynamische lokale interactie van moleculen met het oppervlak via in-situ EPR met spin probes en in-situ IR. We trachten hierbij: de correlatie tussen synthese condities en de resulterende oppervlak eigenschappen te ontrafelen en hun impact op lokaal interactie gedrag beïnvloed door bijdragen van de (pakking dichtheid van) de functionele groepen, ongebonden reactieve groepen van de organofosfonzuren en het titania oppervlak, welke samen resulteren in het geobserveerde gemiddelde adsorptie gedrag. Bovendien willen we op deze manier belangrijke aspecten van het oppervlak modificatie mechanisme vinden door studies naar de beweegbaarheid van probe moleculen tijdens het modificatie proces, in en met de gegrafte laag.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Sarker Rajib Kumar

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De natuur is de beste chemicus en er worden dan ook heel veel pogingen gedaan om de mogelijkheden van biomoleculen in verschillende technologische toepassingen te gebruiken. Heel vaak is hierbij de immobilizatie van eiwitten in een synthetische matrix nodig. Vooral hybriden van eiwitten en synthetische poreuze matrices hebben heel veel aandacht gekregen, maar hun vorming blijkt niet triviaal te zijn. Vaak wordt de vorming belemmerd door de incompatibiliteit tussen poriegrootte en eiwit en door de oppervlakte-eigenschappen. De zoektocht naar goede eiwit-matrixcombinaties vergt niet alleen extensieve synthese-optimalisaties, maar ook de ontwikkeling van geschikte methodologieën om het effect van de matrix op de structuur en stabiliteit van het eiwit te bepalen. In deze multi-disciplinaire studie, zal de stabiliteit, structuur en dynamica van heemeiwitten (globines) geïmmobilizeerd in mesoporeuze silica en titantia bestudeerd worden met EPR. Deze klasse van hybride materialen zijn zelf heel interessant voor electrochemische biosensor- en biocatalysetoepassingen. Nieuwe orthogonaal gespinlabelde globines zullen aangemaakt worden en ingebouwd worden in mesoporeuze silica en titania. Gepulste dipolaire spectroscopie zal gebruikt worden om nanometerafstanden te meten in vrije en geïmmobilizeerde globines. Gecombineerd met computationele modellen, zullen deze metingen een uniek inzicht geven in de effecten van incorporatie op de tertiaire structuur en conformationele flexibiliteit van de eiwitten. Deze studie zal leiden tot de ontwikkeling van een generische analytische tool gebaseerd op spin-label EPR voor de karakterizatie van eiwitten geïmmobilizeerd in matrices, maar zal ook leiden naar inzicht in bereidingen van deze hybride materialen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Ching Hong Yue Vincent

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De stijgende wereldwijde vraag naar energie en het gebruik van fossiele brandstoffen belast ons milieu heel sterk. Het is dan ook niet verrassend dat beleidsmakers nadrukkelijk vragen naar recycleerbare en eco-vriendelijke brandstoffen als alternatieve energiebronnen. Zonne-energie is een onuitputbare energiebron en biedt dan ook vele mogelijkheden. In principe zuden organische zonnecellen (OCs) ideaal zijn, vermits ze licht en flexibel zijn en op grote oppervlakten kunnen aangebracht worden. Hun kostprijs kan laag gehouden worden, op voorwaarde dat niet-fullereen OSCs met voldoende energie-omzettingsverhouding kunnen gevonden worden. De recente successen in synthese van niet-fullereen OSC materialen zijn veel belovend. Echter, een van de grootste problemen waar alle OSCs momenteel mee kampen is de lage stabiliteit van de cellen. Vooruitgang in OSC stabiliteit kan alleen maar bekomen worden als we de moleculaire reactiemechanismen en morfologische veranderingen die deze stabiliteit reduceren volledig in kaart kunnen brengen. Dit vraagt dan weer goede assays die deze processen kunnen evalueren. Dit project heeft als doel een systematische methodologie te ontwikkelen, gebaseerd op elektronen paramagnetische resonantie, die toelaat om OSC degradatie op een moleculair niveau te bestuderen. De assayszullen geoptimaliseerd worrden voor studies van zowel de organische basismaterialen (blends) en de corresponderende devices. De methodologie zal toegepast worden op non-fullereen OSCs, maar zal generisch zijn voor onderzoeken van andere OSCs en gerelateerde fotovoltaïsche devices.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Goovaerts Etienne
• Mandaathouder: Sudakov Ivan

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project beoogt de ontwikkeling van een generisch platform voor elektronparamagnetische resonantiespectroscopie (EPR) om inzicht te verwerven in elektrokatalytische reactiemechanismen. Het platform laat toe om parameters zoals reactiekinetiek, massa-overdracht, reactiemechanisme, ... te ontrafelen. Voor de ontwikkeling van dit platform focussen we ons op één bepaalde casestudie, namelijk de reductie van benzylbromide.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste Elektrochemie & Katalyse (ELCAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Met organometaaltrihalide perovskiet zonnecellen zijn in de enkele jaren sinds hun introductie (in 2009) tot zeer hoge vermogen-omzettingsefficiënties aangetoond, tot 21% en met perspectief voor verdere toename. Ze worden beschouwd als een 'game changer' in het gebied van dunne-film photovoltaïsche cellen, maar de uitkomst hiervan zal kritisch afhangen van de mogelijkheden om defectvorming te vermijden in de perovskietlaag zowel als in de aangrenzende lagen. Die defecten treden op als vangstcentra voor negatieve en positieve ladingsdragers die hierdoor niet aan de fotostroom kunnen deelnemen. Zij kunnen ontstaan by de synthese en fabricatie van de materialen, maar ook als gevolg van degradatie die de levensduur van de zonnecellen beperkt. Het hoofddoel van mijn project is het identificeren en karakteriseren van de defecten die de performantie van de zonnecel begrenzen. De geometrische en electronische structuur van deze defecten zal onderzocht worden met multifrequente elektronen-paramagnetische resonantie (EPR) technieken die ook informatie opleveren over de aard en omgeving van de defecten. Een betere kennis van de elektronische structuur en de vormingsprocessen van de defecten zal een beter ontwerp van perovskietmaterialen en een optimalisering van de fabricatieprocessen voor deze zonnecellen mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Van Landeghem Melissa

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De heme-b vevattende enzymes chlorietdismutase en verfontkleurende peroxidase behoren tot dezelfde eiwitsuperfamilie. Ondanks hun grote sequentiehomologie en structurele analogie is hun enzymatische activiteit heel verschillend. Chlorietdismutase kan het sterke en toxische oxidans chloriet omzetten in chloride en dizuurstof. Verfontkleurende peroxidases kunnen daarentegen verschillende moleculen degraderen, inclusief textielverven en lignine. Dit project heeft als doel te bepalen welke structurele elementen in de heemomgeving de geobserveerde grote verscheidenheid in enzymatische functies bepalen. Geavanceerde elektronen paramagnetische resonantie spectroscopie zal gebruikt worden in combinatie met proteïne engineering om de lokale geometrische en elektronische structuur van de heemsite te bepalen tijdens verschillende stappen in de eiwit-turnover. Dezelfde biofysische spectroscopische methoden zullen ook gebruikt worden om de interactie van de enzymes met verschilende heembindende molecules, zoals inhibitoren, te bepalen. Inzicht in de mechanistische aspecten van de enzymwerking is essentieel met het oog op potentiële technologische toepassingen, zoals bioremediatie van het vervuilende chloriet of degradatie van lignine en de omzetting van biomassa naar biobrandstof.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Met organometaal-trihalogenide perovskiet zonnecellen werden reeds in de enkele jaren sinds hun introductie (in 2009) erg hoge vermogensefficiënties bereikt, tot 18% met potentieel voor verdere toename. Dit wordt als een 'game changer' technologie aangekondigd in het veld van dunne-film photovoltaics. Dit zal echter kritisch afhangen van de controle over defectvorming in de perovskietlaag zowel als aan de grens met aanliggende materialenlagen. De defecten treden op als vangstcentra voor negatieve en positieve ladingsdragers en beperken daarbij hun deelname aan de fotostroom. De defecten kunnen worden gevormd bij de synthese van het materiaal zowel als tijdens de fabricatie van de zonnecel, maar ook tijdens de werking ervan als degradatie die de levensduur zal beperken. Het hoofddoel van mijn project is de identificatie van de defecten die enerzijds een beperking inbouwen voor de startperformatie van de zonnecel en anderzijds aanleiding geven tot degradatie tijdens de werking. Om de geometrische en elektronische structuur van deze defecten te onderzoeken, zal ik multifrequente elektronen-paramagnetische resonantie (EPR) technieken toepassen waarmee de eigenschappen van de defecten aan het licht worden gebracht. De kennis van de elektronische structuur en de vormingsprocessen van de defecten zal toelaten om betere perovskietmaterialen voor deze zonnecellen te ontwikkelen en om de fabricatie te optimaliseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Van Landeghem Melissa

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project beoogt de ontwikkeling van een generisch platform voor elektronparamagnetische resonantiespectroscopie (EPR) om inzicht te verwerven in elektrokatalytische reactiemechanismen. Het platform laat toe om parameters zoals reactiekinetiek, massa-overdracht, reactiemechanisme, ... te ontrafelen. Voor de ontwikkeling van dit platform focussen we ons op één bepaalde casestudie, namelijk de reductie van benzylbromide.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste Elektrochemie & Katalyse (ELCAT)

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. Het AGRECHEM consortium is een erkend excellentiecentrum van de Universiteit Antwerpen, met focus op groene en duurzame chemie. Eén van de grootste uitdagingen voor de toekomst omvat de productie van fijne chemicaliën op een duurzame manier. De vraag naar eco-vriendelijke en economisch voordelige syntheseroutes van chemicaliën vergt een gecoördineerde aanpak van wetenschappers met verschillende expertises, waarbij vooruitgang in synthese hand in hand gaat met vooruitgang in materiaalkarakterisering. Dit consortium groepeert dan ook twee onderzoeksgroepen gespecialiseerd in chemische synthese, en drie onderzoeksteams gespecialiseerd in materiaal karakterisering met focus op opheldering van mechanismen van chemische reacties. Het consortium heeft als doel om de bestaande onderzoeksexcellentie rond duurzame chemie binnen de Universiteit Antwerpen te consolideren en te versterken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

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: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project doelt op de ontwikkeling van biosensoren voor kleine moleculen door inbedding van globine-eiwitten in nanoporeuze anorganische en hybride materialen. Dit behelst globineopzuivering, synthese en modificatie van poreuze materialen, en realizatie van de elektrochemische cel. De structurele en elektronische eigenschappen van de globines zullen tijdens het proces opgevolgd worden met resonante Raman en EPR spectroscopie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Meynen Vera

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

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: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Meynen Vera

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project worden 2 verschillende globine-eiwitten ingebouwd in mesoporeuze silicamaterialen. Deze twee globines zijn humaan neuroglobine en globine 26 van de nematode C. Elegans waarvan geweten is dat beide globines redoxfuncties hebben. De inbouw van deze globines zal door middel van spectroscopische technieken zoals elektronenparamagnetische resonantie (EPR) en resonante Raman spectroscopie (RRS) bestudeerd worden. Verder zal een EPR-gebaseerde methodologie uitgewerkt worden om het effect van de incorporatie van eiwitten in matrices te volgen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Mandaathouder: De Schutter Amy

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dankzij spectaculaire ontwikkelingen in theorie en technologie in de laatste vijfentwintig jaar is Nucleaire Magnetische Resonantie (NMR) uitgegroeid tot de meest vooraanstaande spectroscopische techniek voor het onderzoek van de materie. Eerst toegepast op de studie van kleine moleculen, wordt het heden ook gebruikt binnen een brede waaier aan wetenschappelijke vraagstellingen op het grensvlak van verschillende disciplines. Dit is eveneens het geval voor Elektronen Paramagnetische Resonantie (EPR), dat verwant is aan NMR maar ongepaarde elektronen als spectroscopische informatiebron gebruikt. Deze Magnetische Resonantie (MR) technieken bieden ongewoon uitgebreide toepassingsmogelijkheden, zowel in de vloeibare als in de vaste toestand, in homogene als heterogene middens, in levende organismen als in organische of minerale omgeving. Het heeft evenzeer een stormachtige ontwikkeling gekend als niet-invasieve beeldvormingstechniek en weet zich steeds sterker te profileren in het biomedisch onderzoek. Ook in Vlaanderen en België is een zeer waardevol MR onderzoekspotentieel aanwezig, dat in talrijke toepassingsgebieden actief is en ook internationaal erkend wordt. Niettegenstaande deze intrinsieke kwaliteiten ontbrak het aan een een overkoepelend en geformaliseerde structuur op Vlaams niveau, gericht op het samenbrengen en versterken van dit potentieel door het faciliteren van onderlinge samenwerking tussen complementaire onderzoeksgroepen, inclusief toegang tot elkaars infrastructuur. Ten einde hieraan tegemoet tekomen werd in 2002 overgegaan tot het oprichten van een FWO Wetenschappelijke Onderzoeksgemeenschap (WOG) in dit vakgebied (periode 2002-2006), dat de belangrijkste Vlaamse actoren in het vakgebied bijeengebracht heeft.In MULTIMAR wordt resoluut de kaart getrokken van de internationale samenwerking, door het aantal niet Vlaamse groepen uit te breiden van 4 naar 10, voor een totaal van 19 onderzoeksgroepen die gezamenlijk actief zijn in nagenoeg alle toepassingsgebieden van spectroscopische en beeldvormende magnetische resonantietechnieken

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

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: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

- Uitvoeren van syntheses van nanoporeuze titania (en titania-silica) materialen, gevolgd door relevante karakterisering (spectroscopie FTIR, Raman, porositeit, thermische analyse); - Testen van de nanomaterialen in fotokatalytische toepassingen; - Opheldering van het synthesemechanisme van deze nanoporeuze materialen via gespecialiseerde EPR technieken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Vinck Evi

Onderzoeksgroep(en)

• Laboratorium adsorptie en katalyse (LADCA)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Uitvoeren en op punt stellen van AFM metingen ter karakterisering van biofunctionele coatings ontwikkeld binnen VITO. Wetenschappelijke ondersteuning bieden bij alle relevantie karakteriseringstechnieken (Raman, IR, XPS, ...).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

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: Moens Luc
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

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: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Uiteenzetting van projecten : a)Structuurbepaling van metallo jacobsen's complexen. b)Structuuranalyse van de heemzak in verscheidene globine-eiwitten. c)Analyse van koperbinding aan prionen en priongerelateerde eiwitten. d)Afstandsmetingen in spingelabelde ionenkanalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Vinck Evi

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Geconjugeerde organische en organometallische verbindingen en hun stabiele radicalen, toepasbaar als organische halfgeleiders, zullen gesynthetiseerd worden en gekarakteriseerd d.m.v. geavanceerde gepulste en multi-frequentie EPR technieken. De combinatie hiervan met all-electron DFT kwantumchemische berekeningen is essentieel om alle in de spectroscopische gegevens beschikbare structurele informatie vervat ten volle te kunnen benutten..

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Alsenoy Kris
• Co-promotor: Blockhuys Frank
• Co-promotor: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In het eerste deelproject zullen geavanceerde EPR methoden ingezet worden om de validiteit te testen van het gebruik van kleine peptide complexen om eigenschappen van Cu(II) bindende eiwitten te modeleren. In het tweede deelproject zullen dezelfde technieken gebruikt worden om de heemstructuur van een recent ontdekt globine van C. elegans te bepalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Nagy Nóra

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze WOG groepeert verschillende Vlaamse magnetische resonantie specialisten uit verschillende disciplines (fysica, scheikunde, biomedische wetenschappen, ... ). Magnetische resonantie is een breed onderzoeksgebied, zowel wat de technieken betreft (NMR, MRI, EPR) als wat de toepassingen betreft. Deze diversiteit is ook terug te vinden binnen de WOG en samen met de geassocieerde (Waalse en internationale) onderzoeksgroepen streeft de WOG naar sterke samenwerkingsverbanden waarbij ook de toegankelijkheid tot de NMR, MRI en EPR faciliteiten binnen het netwerk verhoogd worden en de complementariteit van deze faciliteiten ten volste gebruikt kan worden. Verder wil de WOG door het organiseren van jaarlijkse symposia jonge wetenschappers in het vakgebied een platform bieden om hun onderzoek voor te stellen. In dit kader wordt ook actieve deelname van de leden aan Europese activiteiten ondersteund.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In sommige van de globine-achtige eiwitten kan men naast het globinedomein ook nog een ander domein herkennen. In dit onderzoeksproject staat de biofysische analyse van twee dergelijke klassen van multidomein heemeiwitten centraal: (a) globine-gekoppelde sensoren en (b) flavohemoglobines. Inzicht in de moleculaire werking van globine-gekoppelde sensoren en van flavohemoglobines impliceert een gedetailleerde kennis van de structurele, dynamische en elektronische eigenschappen van deze biomoleculen. In het onderzoeksproject zal deze kennis verworven worden aan de hand van verschillende karakterisatietechnieken: absorptie en resonante Raman spectroscopie, flitsfotolyse en CW en gepulste elektronen paramagnetische resonantie technieken

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Desmet Filip

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project heeft als doel de subtiele elektronische en sterische effecten die de werking van chirale homogene katalysatoren sturen te ontrafelen met behulp van geavanceerde gepulste elektronische paramagnetische resonanatie (EPR) en elektron nucleaire dubbele resonantie (ENDOR) technieken. Het project spitst zich toe op de analyse van paramagnetische transitiemetaal-bevattende salen-type katalysatoren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

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: Goovaerts Etienne
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Nanogestructureerde en organische optische en elektronische materialen (NANOrOPT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project zal de structuur en structuur-functierelatie onderzocht worden van: (i) het cardiale hERG PAS domein, (ii) de KChIP subeenheden die de werking van verschillende ionenkanalen beïnvloeden en (iii) globine gekoppelde sensoren waaraan een zuurstofsensing functie toegeschreven wordt. De analyses zullen gebeuren m.b.v. van geavanceerde elektronen paramagnetische resonantie technieken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Moens Luc
• Co-promotor: Snyders Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Uiteenzetting van projecten : a)Structuurbepaling van metallo jacobsen's complexen. b)Structuuranalyse van de heemzak in verscheidene globine-eiwitten. c)Analyse van koperbinding aan prionen en priongerelateerde eiwitten. d)Afstandsmetingen in spingelabelde ionenkanalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Vinck Evi

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project willen we de unieke mogelijkheden van de hoogveld- en gepulste EPR technieken, ODMR en resonante Raman technieken aanwezig in de SIBAC en ECM laboratoria van de universiteit Antwerpen kombineren met de synthetische en katalytische expertise van het labo voor adsolptie en katalyse (UA) en van de DICOC (UG). Dit project zal eveneens in samenwerking met Dr. D. Mulphy van het Dept. of Chemistry in Cardiff University gebeuren die met zijn expertise op CW ENDOR het project zal complementeren (zie appendix I, bibliografie + medewerkingsbrief D. Mulphy). In een eerste deel zal de vorming van mesoporeuze materialen bestudeerd worden. In een tweede deel zal de incolporatie van metaalcomplexen geanalyzeerd worden, waarbij zowel de functionalizering van het mesoporeuze systeem, de gelsoleerde metaalcomplexen, de incolporatie v~ de precursoren en het eindproduct zal bekeken worden. In een laatste stap zullen de systemen getest worden op hun katalytlsche activiteit. Daarbij zullen de structuurkarakteriserende methoden ook ingezet worden om de mechanismen van de katalytische werking te achterhalen. Het einddoel van dit project is een beter begrip van de vorming en locatie van de metaalionsites in mesoporeuze systemen en het koppelen van deze informatie aan een analyse van de katalytische activiteit en de reactiemechanismen om uiteindelijk selektief de synthese van deze katalysatoren te kunnen optirnaliseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Cool Pegie

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het N-terminale deel van het cardiale K+-kanaal hERG bevat een sequentie (AZ 1-90) die behoort tot de familie van de PAS-domeinen 12 (gekarakteriseerd op basis van homologie van de 3D structuur). Mutaties in dit domein veroorzaken het LOT syndroom, soms door verandering van de biofysische kanaaleigenschappen maar dikwijls door het feit dat de PAS mutatie belet dat het kanaal vanuit het endoplasmatisch reticulum (ER) naar de plasmamembraan getransporteerd wordt, zoals wij en anderen hebben aangetoond13-14. De lage expressie van de splice variant hERG- 1 b die dit PAS domein mist is consistent met de hypothese dat dit domein belangrijk is voor de trafficking. Sommige van deze mutaties vertonen een temperatuursafhankelijkheid wat doet vermoeden dat deze mutaties de 3D opvouwing van het PAS domein belnvloeden. De KChlP subeenheden werden geldentificeerd als cytoplasmatische 13-subeenheden 15. Deze groep is snel uitgebreid en recent hebben we een nieuwe splice variant van KChlP1 beschreven met unieke eigenschappen 16. Deze subeenheden associeren met de Kv4 familie van a-subeenheden waarbij de stroomdensiteit sterk verhoogd wordt (5 tot 10x). Dit betekent dat associatie van KChlP met een a-subeenheid een sterke invloed heeft op de trafficking van ionenkanalen en daardoor het expressieniveau mede bepaalt. Mogelijk is KChlP ook belangrijk voor de subcellulaire lokalisatie (vb dendriet, axon, cellichaam). Recente resultaten geven aan dat de KChlP familie ook associeert met Kv1.5 wat misschien een meer algemene rol van deze subeenheden doet veronderstellen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Raes Adam
• Co-promotor: Snyders Dirk

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

The main objective of the action is to initiate a concerted European effort to develop new electron paramagnetic resonance (EPR) instruments and methodologies in order to determine the structure, dynamics and structure-function relationships of biological systems.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project zal de structuur van proteïnen geanalyseerd worden aan de hand van continuous-wave (CW) en gepulste elektronen paramagnetische resonantie (EPR), resonante ramanverstrooiing en absorbtie- en fluorescentiespectroscopie. Het project kan opgesplitst worden in drie deelprojecten. Een eerste deelproject behandelt de studie van globines. In het kader van dit project wordt momenteel de structuur van de heemzak van neuroglobine en Spisula Solidissima zenuwglobine geanalyseerd. In het tweede deelproject wordt de koperbinding van prionen en priongerelateerde eiwitten, zoals doppel, onderzocht aan de hand van fluorescentiespectroscopie en EPR. In het derde project worden afstandsmetingen uitgevoerd aan gespinlabelde ionenkanalen met behulp van EPR, om zo de invloed van natuurlijk optredende mutaties op de structuur (en dus werking) van de ionenkanalen te bepalen. Gezien ons labo nog geen ervaring heeft met het gebruik van spinlabels worden in een eerste fase van dit project testmetingen uitgevoerd aan het zuivere spinlabel, om de optimale meetcondities te bepalen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Vinck Evi

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

M. b. v. continuous wave (CW) en gepulste elektronen paramagnetische resonantie (EPR) en de gerelateerde elektronen nucleaire dubbele resonantie (ENDOR) en elektronen dubbele resonantie (ELDOR) technieken zullen verschillende paramagnetische metalloproteïnen en paramagnetische centra in vaste stoffen onderzocht worden. Het onderzoek spitst zich vooral toe op de structuuranalyse van de ijzerhoudende heemgroep in verschillende globines en de studie van het nikkelenzym methyl-coenzym M reductase en zijn modelstystemen. In beide gevallen kan de structurele informatie een directe toegang tot de analyse van de verschillende mogelijke biologische functies van de proteïnen geven. In een breder kader zullen de bovenstaande technieken ook toegepast worden voor de analyse van overgangsmetaalionen in fotorefractieve materialen en in katalytische systemen. Tevens zullen nieuwe EPR en ENDOR pulssequenties ontwikkeld worden die kunnen leiden tot spectrale resolutie- en interpretatieverbetering.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Bouwen Gust
• Co-promotor: Goovaerts Etienne

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Twee spectroscopische technieken, elektronen paramagnetische resonantie (EPR) en resonante Ramanspectroscopie, zullen aangewend worden voor de structuuranalyse van de ijzerhoudende heemgroep in verschillende globines en van de mogelijke koper(II)-bindende sites in prionproteïnen. In beide gevallen kan de structurele informatie een directe toegang tot de analyse van de verschillende mogelijke biologische functies van de proteïnen geven.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het SIBAC laboratorium richt zich op de structuuranalyse van paramagnetische biologische en chemische systemen met behulp van contiuous wave (CW) en gepulste elektronen paramagnetische resonantie (EPR).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject