Handschoenkast voor nanosynthese
Conditionering waterdamp- en zuurstofniveau cruciaal bij onderzoek nanomaterialen
Het Leonard S. Ornsteinlaboratorium in Utrecht gebruikt handschoenkasten om waterdamp en zuurstof te weren tijdens onderzoek naar de chemie en fysica van vaste stoffen en grensvlakken. Volledige controle over de omgevingsparameters is cruciaal om de synthese van nanostructuren te kunnen beheersen.
Het lab valt onder het Debye Institute for Nanomaterials dat zich richt op het bestuderen van materiaaleigenschappen op nanoschaal. De vakgroep ‘Gecondenseerde materie en grensvlakken’ van het Ornsteinlab werkt aan de synthese van halfgeleider nanostructuren met gecontroleerde afmetingen en de zelfassemblage van dergelijke bouwstenen in complexere architecturen. Via contacten in de industrie wordt er ook gewerkt aan praktische toepassingen. Technisch analist Peter van den Beld richt zich binnen de vakgroep op het onderhouden en repareren van de apparatuur en het beheer van de chemicaliën: “Verder ben ik het eerste aanspreekpunt voor de studenten als er problemen zijn of als ze iets nodig hebben voor hun onderzoek. Ook brainstorm ik met PhD’s en studenten waarom een onderzoek of meting niet naar wens verloopt. We kijken dan naar mogelijke verbeterpunten en of er wellicht iets kan worden gemaakt om die te realiseren. Van huis uit ben ik instrumentenmaker, dus waar mogelijk, doe ik dat zelf.”
Bescherming
De vakgroep beschikt over uitgebreide faciliteiten voor optische, (opto)elektrische en elektrochemische studies. Moleculaire simulaties worden ingezet voor onderzoek aan zelfassemblageprocessen, de moleculaire schaalstructuur en de groei van dunne films en enkele kristallen. De onderzoeksfocus ligt op de grootte-afhankelijke, optische en elektrische eigenschappen van individuele nanokristallen, ensembles van nanokristallen die geen interactie met elkaar hebben en systemen waarin de bouwstenen elektronisch worden gekoppeld. Het toepassingsgebied is breed en loopt van verlichting en zonnecellen tot micro-elektromechanische systemen en (nano)apparaattechnologie. Momenteel bestudeert de vakgroep de zelfassemblage van nanodelen en structuurvorming in modelbiomembranen. De studie van grensvlak- en foto-elektrochemie is belangrijk voor halfgeleider nanostructuren, poreuze halfgeleiders en single-kristallijne materialen. Technieken die daarbij worden gebruikt zijn onder meer natchemische (colloïdale) synthese, elektrodepositie, anodisch etsen en matrijssynthese.
Kwantumdots
Handschoenenkasten zijn onmisbaar bij dit geavanceerde onderzoek. Van den Beld: “Vooral omdat ons onderzoek niet kan plaatsvinden onder atmosferische omstandigheden. De chemicaliën die wij gebruiken en het te onderzoeken materiaal moeten met name worden beschermd tegen waterdamp en zuurstof bij het maken van kwantumdots.” Dit zijn halfgeleiderdeeltjes ter grootte van enkele nanometers, legt hij uit. Ze hebben optische en elektronische eigenschappen die verschillen van die van grotere deeltjes. “Die onder meer oppervlakafhankelijk zijn. Blootstelling aan lucht kan leiden tot oxidatie en eventueel tot verandering van het oppervlak en dus van de materiaaleigenschappen.”
‘Vierpoortsmodel is uitgerust met een vriezer, regenereerbaar solvent filter en twee purifiers’
Onder controle
Handschoenkasten bieden de juiste condities voor dit werk. In het lab staan enkele twee- en vierpoortskasten van KoreaKiyon, geleverd door Laser2000. Ze zijn uitgerust met een purifier met groot absorptievolume en een hogecapaciteitblower om de omgevingscondties volledig onder controle te kunnen houden, ook bij ‘calamiteiten’. “Gaat het dan bij het in- en uitsluizen een keer mis en komt er zuurstof en/of water terecht in de box, dan kan het zuurstof- en waterdampniveau ‘in no time’ weer worden teruggebracht op het juiste niveau.”
Een van de vierpoortsmodellen is op maat gemaakt. “Op ons verzoek is die uitgerust met een vriezer, een regenereerbaar solventfilter en twee purifiers: wordt de ene geregenereerd, dan kunnen we de andere gebruiken.”
Onderhoud
De kast met toebehoren dient bij ingebruikname en daarna ten minste eenmaal per 2 jaar te worden gecontroleerd. Daaronder vallen onder meer ook het vervangen van de inhoud van het solvent filter — minimaal twee keer per jaar — en het checken van het oliepeil, de oliemistfilters en de hepafilters. Van den Beld afsluitend over dit onderhoud: “We houden de stand van de zuurstof- en waterdampmeters nauwlettend in de gaten, en aan de hand daarvan besluiten of we de purifier regenereren, dan wel het solvent filter vervangen. Staan die meters hoog, dan wordt het flushen van de boxen met behulp van stikstof (4 ppm). Die activiteiten voer ik normaal gesproken zelf uit. Bij grote(re) storingen bel ik de vertegenwoordiger en kijken we samen naar mogelijke oplossingen voor het ontstane probleem.”
Direct contact
Laser2000 is high-tech distributeur en kennispartner in fotonica / opto-elektronica. Vertrouw op onze jarenlange ervaring. Waar kunnen wij u mee helpen?
