Nanoreactor voor elektronenmicroscoop | Technisch Weekblad
Nieuws

Nanoreactor voor elektronenmicroscoop

Een nanoreactor waarmee chemische processen op nanoniveau gevolgd kunnen worden. Met deze vinding komen onderzoekers dr. ir. Fredrik Creemer en prof. dr. Henny Zandbergen van de TU Delft.

Er bestaat al een microscoop die deeltjes op atomair niveau zichtbaar maakt: de transmissie-elektronenmicroscoop (TEM). De TEM heeft echter één groot nadeel: hij werkt alleen goed in hoogvacuüm. Elektronen die met ander moleculen botsen (wat kan als er geen hoogvacuüm is), zouden de beelden van de microscoop zo ernstig verstoren dat deze onbruikbaar zijn. Omdat de TEM alleen in hoogvacuüm deeltjes op atomair niveau zichtbaar kan maken, is het nagenoeg onmogelijk om met deze microscoop naar chemische reacties te kijken.

Dr. ir. Fredrik Creemer heeft een methode ontwikkeld die dit probleem omzeilt. Hierbij bevindt alleen de zeer directe omgeving rond het te bestuderen materiaal zich niet in een vacuüm. Rondom het te bestuderen materiaal plaatst Creemer een zeer kleine behuizing: de nanoreactor. Deze behuizing laat zowel de elektronenstraal van de microscoop, als gassen door. Deze nanoreactor kan dankzij fabricagetechnieken uit de chipindustrie extreem dun worden gemaakt. Hierdoor wordt de kans dat een elektron alsnog op een molecuul botst zeer klein. Door deze eigenschappen van het materiaal is het mogelijk om in de nanoreactor chemische reacties tussen gassen en vaste stoffen te bekijken onder de TEM. De methode is Environmental TEM (ETEM) genoemd.

Lees verder onder de afbeelding.

Beeld van transmissie-elektronenmicroscoop

Vanaf nu zijn behalve vaste objecten ook chemische reacties zichtbaar te maken onder een TEM.



Bij chemische reacties komt er vaak veel energie vrij. Dit heeft een grote invloed op de druk en op de warmte die zich ontwikkelen in de nanoreactor. Deze moet dan ook tegen een stootje kunnen. Momenteel kan de nanoreactor een druk aan van 1 atmosfeer. Omdat de te bestuderen stoffen maar in heel geringe mate aanwezig zijn, is dit genoeg. Wat betreft het verdragen van hoge temperaturen is de nanoreactor een stuk taaier: hij kan temperaturen hebben tot 500 graden Celsius.

De nanoreactor heeft ook al bewezen in de praktijk te werken. Zo hebben de onderzoekers hem gebruikt om de katalysator Cu/ZnO te bestuderen. Deze katalysator is belangrijk bij de synthese van methanol. De katalysator werd blootgesteld aan waterstofgas. Tijdens de observatie hiervan met de ETEM bleken details van 0,18 nanometer waarneembaar.

De ETEM biedt veel mogelijkheden voor verschillende onderzoeksgebieden. Zo kan het op de gebieden van katalyse, biologie, materiaalkunde en elektrochemie veel duidelijkheid scheppen.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!