LUM Young Scientist Award voor innovatieve toepassing Jos van Rijssel
Voor zijn innoverende toepassing van een industriële colloidal stability analyzer, heeft oud-promovendus en postdoc Jos van Rijssel (Fysische en Colloïdchemie; Scheikunde) de LUM Young Scientist Award 2015 gekregen. Het Berlijnse bedrijf LUM is internationaal marktleider op het gebied van dit soort apparatuur. Aan de prijs is een geldbedrag van 1000 euro verbonden. Dankzij het onderzoek van Van Rijssel kan de stability analyzer nu ook worden gebruikt om te meten hoe sterk de wisselwerking is tussen quantum dots in oplossing. Dit is aantrekkelijk, omdat de alternatieve technieken om de wisselwerkingen te meten veel duurder en ingewikkelder zijn.
Quantum dots, halfgeleider nanodeeltjes, zijn sterk in opkomst. Ze worden onder meer toegepast in LED verlichting en voor biomedisch onderzoek, als fluorescente labels van moleculen en cellen. Voor het bereidingsproces is het belangrijk hun onderlinge wisselwerking in het apolaire oplosmiddel te kennen. Dit bepaalt bijvoorbeeld of ze stabiel te verspreiden zijn in de vloeistof en hoe ze structuren vormen via zelf-assemblage.
Alternatieve route
Van Rijssel bepaalde deze wisselwerking met Röntgenverstrooiingstechnieken en met kwantitatieve cryogene elektronenmicroscopie, daarmee voortbordurend op het pionierswerk door zijn voorganger Mark Klokkenburg bij Fysische en Colloïdchemie. Hoewel succesvol, is hiervoor dure en ingewikkelde apparatuur nodig en hebben beide methoden hun beperkingen. Daarom onderzocht hij als alternatief ook de route via de zogenaamde osmotische toestandsvergelijking.
Centrifugeren
Hiervoor had Van Rijssel evenwichtsprofielen nodig van de concentratie van colloïdale quantum dots in oplossing. Een evenwichtsprofiel kan worden bereikt door een oplossing lang genoeg te centrifugeren. Het toerental van wetenschappelijke analytische ultracentrifuges is voor oplossingen van quantum dots echter veel te hoog. Van Rijssel gebruikte daarom een centrifuge waarmee de stabiliteit en daarmee de houdbaarheidsperiode van colloïdale producten zoals verf en mayonaise wordt bepaald.
Uitkomsten komen goed overeen
Hiermee lukte het - na wekenlang centrifugeren - om een evenwichtsprofiel te bereiken dat lijkt op het barometrische evenwichtsprofiel van lucht, met op 7 km hoogte nog maar eenderde van de druk op zeeniveau. Uit dit evenwichtsprofiel wist Van Rijssel de osmotische toestandsvergelijking af te leiden en daarmee de wisselwerking tussen twee quantum dots in het apolaire oplosmiddel. De uitkomsten van deze methode komen goed overeen met die van de twee andere onderzochte technieken.
Jos van Rijssel
Jos van Rijssel studeerde scheikunde in Utrecht en promoveerde in december 2013 op het proefschrift ‘Colloidal interaction of quantum dots in apolair liquids’. Promotor was prof. Albert Philipse, co-promotor dr. Ben Erné. Sindsdien zet hij zijn onderzoek voort als postdoc.