ENGINEERINGNET.BE - Veel materialen, zowel organische als anorganische, hebben chirale eigenschappen.
Chiraliteit verwijst naar een eigenschap waarbij objecten niet-identieke spiegelbeelden van elkaar zijn, zoals onze linker- en rechterhand.
Prof. Shuxia Tao van TU Eindhoven: "Chirale perovskieten zijn uniek omdat ze fungeren als een brug tussen organische en anorganische systemen. Ze kunnen organische chirale moleculen opnemen in een anorganisch rooster, dat uitstekende opto-elektronische eigenschappen biedt.”
“Als chirale systemen interageren met elektronenspin, ontstaat er een fenomeen dat Chiral-Induced Spin Selectivity wordt genoemd. Dit effect stelt chirale moleculen in staat om elektronen te filteren op basis van hun spin.
Elektronen, die zich gedragen als kleine magneten, kunnen chirale moleculen met een specifieke handigheid aantrekken als hun spins op één lijn liggen. Deze verschijnselen hebben aanzienlijke implicaties, variërend van efficiëntere elektronica tot veiliger medicijnontwerp.”
De huidige modellen kunnen het gedrag van chiraal materiaal niet nauwkeurig voorspellen. Daarom gaat Tao perovskieten bestuderen om nauwkeurige theoretische modellen uniform op te stellen. Dit gaat wetenschappers uit diverse vakgebieden helpen om chiraal gedrag kwantitatief te voorspellen.
Tao: “Chirale perovskieten zijn zeer veelzijdig. We kunnen chiraliteit en ladingsoverdracht verbeteren door hun dimensionaliteit en chemische samenstellingen aan te passen. Dat ontgrendelt nieuwe natuurkunde en functionaliteiten.”
Ook prof. Nikolay Kosinov van TU Eindhoven is gefascineerd door het gedrag van materialen, maar dan in katalysatoren.
“De bestaande katalytische materialen en processen zijn sterk geoptimaliseerd voor fossiele grondstoffen. Maar om over te stappen op duurzame koolstofbronnen, zoals biomassa en CO2, hebben we nieuwe katalysatoren nodig.”
“Efficiënte katalytische materialen zijn hierbij essentieel. We kunnen veel leren van de natuur om dergelijke materialen te ontwerpen. Daar zien we dat bio-katalysatorenzymen reacties kunnen uitvoeren die voor chemici nog vrijwel onmogelijk na te maken zijn.”
“Enzymen werken door reactanten en overgangstoestanden tijdens de reactie dynamisch te beperken met hoge geometrische en chemische precisie. Momenteel kunnen we deze kwaliteiten slechts deels nabootsen met anorganische katalysatoren.”
“Daarom ga ik zachte en flexibele op koolstof gebaseerde nanoporeuze katalysatoren onderzoeken, waarvan we de poriëngrootte kunnen controleren door ze simpelweg samen te drukken.
Onze voorstudies laten zien dat we de katalytische reacties die in deze katalysatoren plaatsvinden, kunnen beïnvloeden door hun poriegrootte af te stemmen.”
Tao en Kosinov hebben elk van de European Research Council een Consolidator Grant van 2 miljoen euro ontvangen voor hun onderzoek.
