Wetenschap - 5 februari 2018

NWO-geld voor nieuwe gassensor

tekst:
Roelof Kleis

Meetinstrumenten om gassen te detecteren zijn big business. Chemicus Louis de Smet mag met een flinke NWO-beurs op zak een nieuw soort gassensor ontwikkelen.

© Guy Ackermans

De beurs waar het om gaat is de Start-Up, een nieuwe geldpot van wetenschapsfinancier NWO, gekoppeld aan het sectorplan Natuur- en Scheikunde. De Smet is een van de elf gelukkigen die elk met een bedrag van zes ton aan de slag mogen om een nieuwe onderzoekslijn op te zetten. De beurs is bedoeld voor onderzoekers die bezig zijn hun eigen jonge groep op te zetten.

Detectie
De Smet is de man achter het Louis de Smet Research Lab, onderdeel van de leerstoelgroep Organische Chemie van hoogleraar Han Zuilhof. Zijn groep richt zich op de ontwikkeling van organische materialen die selectief bepaalde stoffen kunnen binden, bijvoorbeeld voor zuiveringsdoeleinden. Bij de gassensor gaat het evenwel niet om zuivering, maar om detectie. De nieuwe categorie sensoren moet zo selectief mogelijk gassen kunnen detecteren en kwantificeren.

infographic.desmet.jpg

Bestaande gassensoren werken op basis van adsorptie van gassen aan metaaloxiden, legt De Smet uit. ‘Nadeel van dergelijke sensoren is dat ze bij hoge temperaturen (200 graden C) werken en niet bij kamertemperatuur. Ze zijn bovendien niet erg specifiek: ze detecteren gas, maar zeggen niet welk gas.’ De toepassing daarvan is daardoor beperkt. De Smet wil het over een andere boeg gooien en sensoren maken op basis van organische polymeren, die hij vormt uit een tweetal relatief eenvoudige organische verbindingen.

Als bouwstenen gebruikt hij een organische amine en een aldehyde die aan elkaar geknoopt worden door het vormen van een zogeheten imine-binding. Dat levert vlakke honingraatachtige netwerken op. Door die netwerken te stapelen ontstaan holtes die gas kunnen invangen. Ook wil hij gebruikmaken van niet-vlakke bouwstenen, waardoor direct driedimensionale netwerken ontstaan.

Als dit platform werkt, kun je chemie inzetten om de sensoren selectief te maken
Louis de Smet

‘Denk aan een soort spons’, vertaalt De Smet het principe. Door sensoren te coaten met het
polymeernetwerk ontstaat een nieuw type gassensor, die bij kamertemperatuur zijn werk doet. Dat is de basis. Maar het mooie van het ontwerp, vindt De Smet, is dat die sensoren in principe zo gemaakt kunnen worden dat ze heel selectief zijn in welk gas ze wel of niet vangen. Een kwestie van de juiste chemische ‘grijparmen’ in de holtes aanbrengen.

Beveiliging
‘In eerste instantie richt het onderzoek zich op het proof-of-principle van de techniek’, zegt De Smet. ‘Als dit platform werkt, kun je de chemie inzetten om de sensoren selectief te maken. Misschien kunnen we die holtes zelfs zo klein maken dat ze gasmoleculen op grootte kunnen scheiden. Als een soort zeefje dus.’ De nieuwe sensoren hebben naar verwachting een brede toepassing in de industrie, de voedingsmiddelenbranche, de medische wereld of in de beveiliging.

Met het NWO-geld kan De Smet twee nieuwe promovendi aanstellen en de nodige apparatuur aanschaffen. Het is niet de eerste ‘prijs’ die de chemicus binnenhaalt. Drie jaar geleden, toen hij nog werkte bij de TU Delft, sleepte hij een grote Europese onderzoeksbeurs in de wacht voor onderzoek naar methoden om fosfaat uit afvalwater te halen. In 2007 ontving hij een veni. De Smet studeerde in Wageningen (Moleculaire Wetenschappen) en promoveerde bij Organische Chemie.


Re:ageer