VSPARTICLE maakt tijdrovend zoeken naar katalysatorrecepten overbodig
Katalyseproductie is in de meeste gevallen op zich ook al een chemisch proces. Ook bij Delft IMP. De technologie van VSParticle is wat dat betreft waarschijnlijk nog iets meer disruptief, meent CEO Aaike van Vugt. “Onze technologie betreft geen chemische maar een fysische synthese. Dat is de grootste verandering is ten opzichte van de bestaande katalysetechnologie. We genereren nanoscopische metaaldeeltjes en deponeren die vervolgens direct."
Aaike legt het heel mooi uit in 'lekentaal': “Een chemische reactie kun je vergelijken met een 'click' tussen mensen. Je bent afhankelijk van de vraag of het wederzijds is. Zo ben je in de chemie afhankelijk van de vraag of de natuurwet een reactie toestaat. Als je zo'n reactie wilt herhalen, moet je steeds de juiste condities scheppen en die condities ook gecontroleerd in stand houden. Bij een fysisch syntheseproces hoeft dat niet. Daar is het altijd hetzelfde. De moleculen moeten reageren. Ze hebben geen keuze, vanwege de vanderwaalskrachten. Er is altijd een vorming van het gewenste materiaal. Dus kan een simpele intuïtieve aansturing volstaan. De nood aan allerlei recepten bestaat hier niet."
huidige generatie katalysatoren via trial and error
Aaike van Vugt: “De huidige katalysatoren zijn grotendeels ontwikkeld met kennis die is opgedaan via heel wat 'trial and error'. Nu pas begint men een beetje te begrijpen welke nanodeeltjes actief de katalysereactie teweegbrengen, alsook hoe de traditionele toegepaste katalysatoren werken. Via VSParticle-technologie zijn veel nauwkeuriger deeltjes te produceren met een specifieke grootte en compositie. Hoe beter de verschillende katalytische deeltjes los van elkaar te produceren zijn, hoe meer we leren over specifieke eigenschappen. Met de huidige deeltjesgenerator van VSParticle kunnen we onderscheid maken tussen deeltjes van bijvoorbeeld 4, 5 of 6 nm. In de volgende generatie hopen we nog verder te kunnen gaan en een onderscheid te kunnen maken tussen deeltjes van 100 en 101 atomen. De meerwaarde ontstaat dan als we precies kunnen zeggen welke deeltjes wél en welke niet katalytisch actief zijn."
Aaike van Vugt, CEO VSParticle
"Hoe beter de verschillende katalytische deeltjes los van elkaar te produceren zijn, hoe meer we leren over specifieke eigenschappen"
Synergie met delftse microscopie start-ups
Overigens is Aaike heel blij met de ontwikkelingen in onderzoekstechnologie die complementair en faciliterend is voor de technologie van VSParticle. Nieuwe modules in de elektronenmicroscopie - de In Situ TEM (Transmission Electron Microscopy) van DENSsolutions, en de SEM (Scanning Electron Microscopy) van Delmic - maken het mogelijk om op nanoschaal het proces in beeld te brengen. Dan kun je precies zien welke deeltjes actief zijn. De twee Delftse microscopiebedrijven hebben enorme sprongen gemaakt volgens Aaike van Vugt. “De combinatie van deze nieuwe ontwikkelingen met de VSParticle productiesystemen maakt enorm veel nieuwe kennisontwikkeling mogelijk in de komende jaren. Kennis die onder meer waardevol is voor het ontwikkelen van hele efficiënte katalysatoren maar ook voor verwante toepassingen zoals energieproductie en -opslag."
Snel schakelen tussen onderzoek en industrie
Voor de productie van nanoscopische gouddeeltjes moeten onderzoekers wel eens maandenlang experimenteren om te komen tot een receptuur dat het juiste deeltje oplevert. VSParticle wil dat complexe en tijdrovende proces gaan vervangen door een machine die in een paar uur het juiste deeltje oplevert. Verder wil VSParticle de technologie ook geschikt maken voor industriële productie. De systemen voor onderzoek en industrie zullen gebaseerd zijn op éénzelfde technologie, wat sneller schakelen tussen onderzoek, testen en industriële productie mogelijk maakt.
Voor de productie van nanoscopische gouddeeltjes moeten onderzoekers wel eens maandenlang experimenteren om te komen tot een receptuur dat het juiste deeltje oplevert. VSParticle wil dat complexe en tijdrovende proces gaan vervangen door een machine die in een paar uur het juiste deeltje oplevert.
Procesfasen
VSParticle-technologie betreft een fysische synthese: de creatie van nanoscopische metaaldeeltjes, gevolgd door directe depositie
“We genereren de nanodeeltjes met een plasmavonk tussen twee geleidende metalen staafjes. Het materiaal bereikt daarmee temperaturen tot 20.000 °C, verdampt en gaat over in de gasfase. Onder invloed van vanderwaalskrachten gaan atomen in de gaswolk clusteren zodat er zich steeds grotere deeltjes vormen, en dat terwijl ze zweven in het inerte en geleidende argongas. In een laatste stap worden de juiste deeltjes vanuit de gasfase geïmmobiliseerd in het eindproduct, bijvoorbeeld op een steunoppervlak bestaande uit een kataysator, of op een MEMS-sensor voor onderzoek."
"We realiseren hiermee een volcontinu proces, zonder chemicaliën of afvalstromen. We elimineren hiermee dus de inactieve deeltjes en realiseren een enorme besparing qua benodigd kostbaar katalysatormateriaal."
Source: http://npt.pmg.nl/nl/dossier/MPTbe1603A13_02