Nanoporeuze materialen: de sleutel tot duurzame technologieën?

Eén van de meest fascinerende drijvende krachten achter technologische vooruitgang is de ontwikkeling van nieuwe materialen. Dankzij een groeiend inzicht in materie op atomaire schaal worden ontdekkingen in deze wereld niet langer aan het toeval overgelaten. Onderzoeker Aran Lamaire heeft met zijn doctoraatsonderzoek een nieuwe stap gezet in het begrijpen van nanoporeuze materialen en hun toepassingen.

Wat zijn nanoporeuze materialen?

Nanoporeuze materialen, zoals de naam al doet vermoeden, bevatten extreem kleine poriën op de nanoschaal. Deze structuren zijn veelbelovend voor technologische toepassingen zoals CO₂-captatie en de duurzame productie van basischemicaliën. "Nanoporeuze materialen bieden unieke eigenschappen die hen geschikt maken voor tal van uitdagingen in onze samenleving," zegt Lamaire. "Ze zijn bijvoorbeeld in staat om water uit de atmosfeer te extraheren, wat een revolutie kan betekenen voor droge woestijnachtige gebieden."

Het onderzoek: atomen als kwantumdeeltjes

Het unieke aan Lamaire's onderzoek is zijn focus op de kwantummechanische eigenschappen van atomen. Veel computermodellen beschrijven atoomkernen als klassieke deeltjes, maar Lamaire ging een stap verder. Hij onderzocht hoe deze benadering invloed heeft op de structurele en thermische eigenschappen van nanoporeuze materialen. “Door rekening te houden met kwantummechanische effecten kunnen we een veel nauwkeuriger beeld krijgen van hoe deze materialen zich gedragen,” legt Lamaire uit.

Een specifiek aspect van zijn studie richtte zich op de interactie van watermoleculen met de poreuze structuren van deze materialen. “Het begrijpen van hoe water in deze poriën beweegt, kan van cruciaal belang zijn voor toepassingen zoals de extractie van water uit de atmosfeer,” voegt hij toe.

Toekomstige toepassingen

De inzichten uit Lamaire's onderzoek kunnen de weg vrijmaken voor revolutionaire toepassingen. Denk aan materialen die efficiënt CO₂ uit industriële afvalgassen halen of die water kunnen extraheren uit de lucht in extreme omgevingen. Maar de fundamentele kennis die hij heeft verzameld, kan ook breder worden ingezet in de zoektocht naar nieuwe functionele materialen.

“Dit onderzoek biedt een belangrijke stap voorwaarts,” zegt Lamaire. “Het toont aan hoe diepgaande moleculaire simulaties een sleutelrol kunnen spelen in het begrijpen van materiaaleigenschappen om zo bij te dragen aan de ontwikkeling van duurzame technologieën.”

Een blik op de toekomst

Lamaire blijft ambitieus over de potentie van zijn werk. “Dit is nog maar het begin. De combinatie van geavanceerde simulaties en experimenteel onderzoek kan ons veel verder brengen,” zegt hij. "Ook inzake klimaatverandering en de productie van duurzame basisgrondstoffen in de chemische industrie, kan deze aanpak bijdragen tot de ontwikkeling van innovatieve oplossingen."

Zijn onderzoek vormt een solide basis voor verdere exploratie in dit boeiende veld. Zoals Lamaire het zelf zegt: “De mogelijkheden zijn bijna eindeloos.”

-

Titel doctoraat: Een computationeel begrip van nucleaire kwantumeffecten en de structurele organisatie van water in nanoporeuze materialen

Promotor: Veronique Van Speybroeck

-

Redacteur: Jeroen Ongenae - Illustrator: Roger Van Hecke