KU Leuven zoekt spectroscopie-klanten

Al vijftig jaar worden er in verschillende labo’s en onderzoeksgroepen van de KU spectroscopische instrumenten ontwikkeld en gebruikt. Van fluorescentiemicroscopen over single molecule detectors tot ultrasnelle spectroscopen: materialen worden op het fundamentele micro- en nanoniveau helemaal binnenste buiten gekeerd. Er wordt bijvoorbeeld gekeken hoe elektronen onder impuls van invallend licht verspringen, of hoe een protonentransfer plaatsgrijpt. Deze specifieke fenomenen spelen zich af op een extreem korte tijdsschaal, de specialisatie van de ultrasnelle spectroscopie.

Eerst bestuderen, dan manipuleren

De Leuvense ‘spectroscopisten’ kijken echter niet alleen passief toe hoe licht en materie fundamenteel met elkaar reageren, ze manipuleren ook materialen zodat die gewenste eigenschappen gaan vertonen en kunnen worden gebruikt en geïntegreerd in toepassingen. Dat doen ze bijvoorbeeld bij perovskiet, een zeer beloftevol materiaal voor de massaproductie van goedkope, efficiënte en zelfs plooibare zonnecellen. "We bestuderen dit materiaal eerst in detail, en trachten het dan op verschillende vlakken te verbeteren", zegt Eduard Fron, hoofd van de recent erkende KU Leuven Kernfaciliteit voor Geavanceerde Spectroscopie (KFGS). "Hoewel zonnecellen uit perovskiet in zeer korte tijd zeer efficiënt zijn geworden moeten we eerst nog een aantal uitdagingen oplossen voordat ze een concurrerende commerciële technologie kunnen worden."

Dat er bij het perovskietonderzoek wordt samengewerkt met imec ligt voor de hand. Dat gebeurt ook in het onderzoek naar betere halfgeleidermaterialen, die eerst grondig worden bestudeerd en vervolgens gemanipuleerd om er almaar betere en kleinere transistors mee te kunnen maken.

"We zijn constant bezig bestaande materialen te verbeteren en nieuwe te ontwikkelen, steevast met het oog op toepassingen die de samenleving en de economie ten goede komen", zegt Fron. "Van de opwekking van hernieuwbare energie over de verdere miniaturisering van microchips en zuinigere verlichting tot nieuwe medische scanners, microscopen en biosensors."

Om die continu voortdurende missie meer in de verf te zetten en de verschillende deelgebieden van de spectroscopie beter op elkaar af te stemmen, werden vijf spectroscopielabo’s samengevoegd tot één groot ‘platform’. Dat spectroscopieplatform is nu erkend als ‘KU Leuven Kernfaciliteit’. "Onder de noemer van de KFGS willen we meer naar buiten treden als één groot spectroscopielabo, en aantonen dat de verschillende deelgebieden heel nauw met elkaar samenwerken", zegt Fron. De erkenning verhoogt ook de zichtbaarheid, en kan zo ook de financiering vergemakkelijken.

Nieuwe klanten

De KFGS wil ook nieuwe ‘klanten’ aantrekken om gebruik te maken van zijn expertise en onderzoeksapparatuur. Deze meettoestellen zijn nagelnieuw. Een twintigtal zijn het er, voldoende om alle mogelijke interacties tussen materie en licht te bestuderen en te manipuleren. Fron: "De volledigheid van het spectroscopieplatform is een van onze troeven. We kunnen alle onderzoeksvragen rond spectroscopie behandelen."

Om in de internationale voorhoede te blijven, zijn Fron en zijn collega’s continu bezig hun apparatuur te verbeteren. Dat doen ze grotendeels vanuit de eigen ervaring en knowhow. Vooral in Frons persoonlijke specialisatiedomein, de ultrasnelle spectroscopie, is dat een hele uitdaging. De fenomenen grijpen er plaats op de schaal van femtoseconden. "Dan komt het erop aan verschillende lasers met ongelooflijke precisie op elkaar af te stellen, en dit zowel in ruimte als in tijd."

Ondertussen kijkt Fron naar nabije en verre buitenlanden om expertise uit te wisselen. Het doel? De Leuvense spectroscopie bekender maken en nieuwe samenwerkingen opstarten. "Begin vorig jaar werkte ik in een laboratorium in New York, en in dezelfde periode hebben we met Japanse en Italiaanse collega’s een nieuw partnerschap opgezet."

Het spectroscopieplatform mag dan zowel focussen op fundamentele eigenschappen van materialen en licht als op de toepassingen ervan, de KFGS levert geen afgewerkte producten af. "We eindigen ergens in de proof-of-concept-fase. Het is dan aan de industrie om de materialen of technologie te finaliseren in een commercieel product", aldus Fron.