Unieke Nederlandse meetopstelling gepubliceerd in Science Advances

Het eerste wetenschappelijke artikel over de Nederlandse onderzoeksfaciliteit Operando HAXPES is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Science Advances. De publicatie markeert een belangrijke mijlpaal voor het onderzoek naar materialen die worden gebruikt in toepassingen zoals katalyse, batterijen, zonnecellen en waterstoftechnologieën.

De faciliteit bevindt zich op de Universiteit Twente, in het NanoLab van het MESA+ Instituut, en stelt onderzoekers in staat om materialen te bestuderen terwijl ze daadwerkelijk functioneren onder hun werkomstandigheden. Bijvoorbeeld, hoe veranderen katalysatoroppervlakken tijdens bedrijf? 

Door Foto-elektronenspectroscopie met harde röntgen straling (HAXPES) kunnen onderzoekers ongeveer honderd atoomlagen onder het oppervlak aftasten, in plaats van slechts een paar lagen bij gewone foto-elektronenspectroscopie.

In de Operando HAXPES kunnen onderzoekers nu meten hoe hun materialen zich gedragen; in realtime en onder realistische omstandigheden zoals warmte, gasdruk of toegepaste spanning. Dergelijke operando-metingen waren voorheen alleen mogelijk bij grootschalige internationale faciliteiten (zoals synchrotrons), maar zijn nu voor het eerst beschikbaar in Nederland, in een laboratoriumopstelling.

Iris van den Bosch

Na lang, hard werken met het team om het systeem werkbaar te krijgen, waren we eindelijk in staat om de oxidatie van een katalysator door een vloeibare laag heen te meten en zo het echte actieve oppervlak te achterhalen, waarvoor we normaal gesproken naar externe faciliteiten zoals een synchrotron zouden moeten gaan. Dit maakt me erg enthousiast over alle nieuwe dingen die we in de toekomst kunnen leren en doen met dit nieuwe instrument.

Volgens prof. Gertjan Koster gaan deze inzichten verder dan het academisch belang: "Zulke inzichten kunnen direct van invloed zijn op hoe we toekomstige materialen ontwerpen en synthetiseren. Door niet alleen te begrijpen wat een materiaal is, maar ook hoe het verandert tijdens gebruik, kunnen we ze robuuster en efficiënter maken voor toepassingen in de energietransitie en groene chemie."

Prof. Christoph Baeumer

We hebben deze faciliteit gebouwd om de kloof te dichten tussen fundamentele materiaalkunde en echte toepassingen van geavanceerde materialen voor energie. Deze publicatie bewijst dat operando XPS op laboratoriumschaal diepgaande, bruikbare inzichten kan bieden in hoe functionele materialen zich gedragen onder werkomstandigheden. We laten ook voorbeelden zien van hoe toekomstige gebruikers uit heel Nederland gebruik kunnen maken van de nieuwe operando HAXPES-faciliteit.

Contact

People page

De ontwikkeling van de Operando HAXPES-faciliteit is gefinancierd door de Nederlandse Onderzoeksraad (NWO) en de nieuwe gebruikersfaciliteit staat open voor onderzoekers in heel Nederland en daarbuiten.

De publicatie is hier te lezen: Laboratory-based in situ and operando tri-color X-ray photoelectron spectroscopy