26 oktober 2015
Natuurkundige İlker Doğan presenteert een nieuwe, snelle methode om de grootte van functionele silicium nanodeeltjes in kaart te brengen. Die zijn in te zetten als onderdeel van zonnecellen, lithium-ion-batterijen en katalysatoren, en hun afmetingen bepalen voor een belangrijk deel hoe efficient ze energie of materie kunnen verwerken. Met Ramanverstrooiing kan de jonge onderzoeker in een paar minuten achterhalen hoe groot de nanodeeltjes zijn, tientallen malen sneller dan andere technieken en zonder de nanodeeltjes te beschadigen. Doğan beschrijft de nieuwe techniek in het Journal of Visualized Experiments.
Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model
İ. Doğan, M.C.M. van de Sanden, Journal of Visualized Experiments, doi: 10.3791/53026
Bekijk de bijbehorende video
İlker Doğan heeft zijn nieuwe manier om nanodeeltjes de maat te nemen getest met silicium, maar in principe werkt de meetmethode voor elke halfgeleider. De natuurkundige presenteert zijn techniek in het Journal of Visualized Experiments met een artikel en een begeleidend filmpje. "We gebruiken Ramanverstrooiing - op zichzelf geen nieuwe techniek, al is het wel lastig omdat je kijkt naar heel zwakke lichtsignalen van deeltjes van een paar nanometer (miljoenste millimeter. De doorbraak is dat we hier zowel de gemiddelde afmeting van de deeltjes als de variatie in de groep uit één enkele meting kunnen halen. Daarvoor gebruiken we een versimpeld analytisch model."
Bestaande manieren om nanodeeltjes op te meten zijn ofwel traag, of de deeltjes overleven de meting niet. Dat maakt het lastig om instellingen van het productieproces snel aan te passen op basis van een meting. Ramanverstrooiing gebruikt juist alleen licht om een materiaal door te meten, vertelt Doğan: "In de paper kijken we naar transmissie elektronmicroscopie (TEM), photoluminescentie spectroscopie (PL), en x-ray diffractie (XRD). Al die technieken vragen uitgebreiden voorbereidingen of een lange meettijd. TEM is meestal een destructieve techniek. Maar met Ramanverstrooiing kun je in een paar minuten een meting afronden. Bij PL, TEM en XRD kost een complete karakterisatie je tientallen minuten of zelfs uren."
Natuurkundige İlker Doğan presenteert een nieuwe, snelle methode om de grootte van functionele silicium nanodeeltjes in kaart te brengen. Die zijn in te zetten als onderdeel van zonnecellen, lithium-ion-batterijen en katalysatoren, en hun afmetingen bepalen voor een belangrijk deel hoe efficient ze energie of materie kunnen verwerken. Met Ramanverstrooiing kan de jonge onderzoeker in een paar minuten achterhalen hoe groot de nanodeeltjes zijn, tientallen malen sneller dan andere technieken en zonder de nanodeeltjes te beschadigen. Doğan beschrijft de nieuwe techniek in het Journal of Visualized Experiments.
Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model
İ. Doğan, M.C.M. van de Sanden, Journal of Visualized Experiments, doi: 10.3791/53026
Bekijk de bijbehorende video
Minutenwerk
İlker Doğan heeft zijn nieuwe manier om nanodeeltjes de maat te nemen getest met silicium, maar in principe werkt de meetmethode voor elke halfgeleider. De natuurkundige presenteert zijn techniek in het Journal of Visualized Experiments met een artikel en een begeleidend filmpje. "We gebruiken Ramanverstrooiing - op zichzelf geen nieuwe techniek, al is het wel lastig omdat je kijkt naar heel zwakke lichtsignalen van deeltjes van een paar nanometer (miljoenste millimeter. De doorbraak is dat we hier zowel de gemiddelde afmeting van de deeltjes als de variatie in de groep uit één enkele meting kunnen halen. Daarvoor gebruiken we een versimpeld analytisch model."Bestaande manieren om nanodeeltjes op te meten zijn ofwel traag, of de deeltjes overleven de meting niet. Dat maakt het lastig om instellingen van het productieproces snel aan te passen op basis van een meting. Ramanverstrooiing gebruikt juist alleen licht om een materiaal door te meten, vertelt Doğan: "In de paper kijken we naar transmissie elektronmicroscopie (TEM), photoluminescentie spectroscopie (PL), en x-ray diffractie (XRD). Al die technieken vragen uitgebreiden voorbereidingen of een lange meettijd. TEM is meestal een destructieve techniek. Maar met Ramanverstrooiing kun je in een paar minuten een meting afronden. Bij PL, TEM en XRD kost een complete karakterisatie je tientallen minuten of zelfs uren."
Tijdsbesparing voor de industrie
"We weten zoveel informatie uit één meting te halen door de data naast een versimpeld quantummechanisch model te leggen. Dat model rekent door hoe atomen in een nanodeeltje trillen en reageren op licht. Je kunt zo zelfs achterhalen of er een set kleinere deeltjes door een groep grotere nanodeeltjes zit." De techniek om snel de afmetingen van een set nanodeeltjes te meten is potentieel interessant voor onderzoek én industrie, denkt Doğan. Snel bepalen of een productieproces de juiste nanodeeltjes oplevert scheelt dure en tijdrovende analysestappen.Vervolgonderzoek: afmeting en chemische activiteit in één oogopslag
In vervolgonderzoek wil Doğan een stap verder gaan dan nanodeeltjes de maat nemen. Met de zelfde Ramantechniek zou het ook mogelijk moeten zijn om chemische reactiviteit uit de metingen te halen. "In één meetserie zien we dan wat voor nanodeeltjes we hebben geproduceerd in een experiment en hun hun chemische eigenschappen evolueren."Go to the News page.