Onze onderzoeksactiviteiten zijn daarom gericht op: Het ontwerp, de synthese, de studie van de eigenschappen en de moleculaire engineering van nanostructuren, sterk georganiseerde en hiërarchische zelfgeassembleerde poreuze materialen, bio-geïntegreerde en bio-geïnspireerde levende materialen, met inbegrip van plaatvormige materialen door de immobilisatie van levende organismen en biomaterialen voor katalyse, fotokatalyse, CO2 -omzetting en waterscheiding, energieopslag en -omzetting, kunstmatige fotosynthese, nanotechnologie, biotechnologie, informatietechnologie, celtherapie en biomedische toepassingen.

Onderzoeksprojecten

Bekijk alle onderzoeksprojecten

Onderzoeksgebieden

Fotokatalyse door langzame fotonen

Zonlicht wordt algemeen erkend als een van de meest waardevolle hernieuwbare energiebronnen voor de toekomst. De ontwikkeling van zonne-energietechnologieën wordt echter ernstig belemmerd door de lage energieomzettingsrendementen als gevolg van de lage optische absorptiecoëfficiënten en de lage kwantumomzettingsrendementen van de huidige generatie materialen. Er is veel moeite gedaan om nieuwe strategieën te vinden om het gebruik van zonne-energie te verbeteren. Er zijn verschillende chemische en fysische strategieën gebruikt om het spectrale bereik te vergroten of de omzettingsefficiëntie van materialen te verhogen, met veelbelovende resultaten. Deze methoden beginnen echter hun grenzen te bereiken. Wat is dan het volgende grote concept dat effectief kan worden gebruikt om het oogsten van licht te verbeteren? Hoewel het al vele jaren geleden is ontdekt, is het langzame fotoneffect, een manifestatie van de controle over de voortplanting van licht door fotonische structuren, grotendeels verwaarloosd. Ons baanbrekende onderzoek laat zien dat de fotoreactiviteit van materialen aanzienlijk kan worden verbeterd door gebruik te maken van langzame fotonen. Succesvolle toepassing van deze strategie zou een veelbelovend pad moeten openen voor een breed scala aan technologieën voor het omzetten van lichtenergie.

Voorspellende chemie van de synthese van hiërarchische porositeitsmaterialen

De hiërarchie van materialen op het niveau van porositeit, structuur, morfologie en componenten is essentieel voor het bereiken van hoge prestaties in allerlei toepassingen.

Planten en dieren hebben analoge weefsels met hiërarchische netwerken die op verschillende schalen afnemen in poriegrootte en eindigen in eenheden van onveranderlijke grootte, zoals plantenstengels, bladnerven en vaat- en ademhalingssystemen. Natuurlijke hiërarchische materialen hebben een hiërarchische vertakking en precieze diameterverhoudingen om poriën op meerdere schalen te verbinden, van macro tot micro, en zijn geëvolueerd om massatransport en reactiesnelheden te maximaliseren. De onderliggende fysische principes van dit geoptimaliseerde hiërarchische ontwerp zijn vastgelegd in de Wet van Murray. Het voordeel van het nabootsen van de Murray-netwerken van de natuur in synthetische materialen is echter nog niet gerealiseerd vanwege de uitdagingen bij het fabriceren van gevasculariseerde structuren.

In ons laboratorium bootsen we optimale natuurlijke systemen na door een algemene regel te volgen die is ontwikkeld door de wet van Murray opnieuw te bekijken. Deze wet is geëvolueerd in natuurlijke hiërarchische systemen en maakt voorspelbare controle mogelijk van functionaliteit en porositeit op elke lengteschaal van materialen, zoals in plantenstengels, bladaderen en vasculaire en ademhalingssystemen. Deze bio-geïnspireerde nabootsingen van Murray-materialen zouden significante verbeteringen mogelijk kunnen maken in de massa-uitwisseling en -overdracht in vloeistof-vaste stof, gas-vaste stof en elektrochemische reacties en zouden betere prestaties kunnen laten zien in fotokatalyse, katalyse en energieopslag.

Bioencapsulatie voor energie, milieu en gezondheidszorg

De levende cellen kunnen worden gezien als zeer efficiënte moleculaire motoren die zijn ingesloten in de ruimte, maar nog steeds erg kwetsbaar zijn. Door cellen op de juiste manier te combineren met poreuze materialen is het mogelijk om nieuwe technologieën voor levende hybride materialen te ontwerpen. Door bio-inkapseling kunnen cellen worden beschermd tegen ruwe omgevingen en kunnen ze hun omgeving en concentratie controleren. hun omgeving en concentratie controleren. Deze combinatie levert uiteindelijk een apparaat op dat gericht kan worden om de gewenste biochemische reacties aan te sturen. Deze functionele levende materialen houden een grote belofte in voor de ontwikkeling van nieuwe milieuvriendelijke processen. Deze hybride systemen zouden het mogelijk maken om hernieuwbare bronnen (zoals zonne-energie) op grotere schaal en efficiënter te gebruiken voor de productie van een breed scala aan chemicaliën. Ingekapselde celtechnologie kan de weg vrijmaken voor het ontwerp van verschillende andere soorten bioactieve materialen zoals reinigingssystemen, biosensoren en kunstmatige organen. In ons laboratorium, een pionier op dit gebied, richt ons onderzoek zich op de inkapseling van micro-organismen, fotosynthetische organellen, plantencellen en dierlijke cellen.

Samenstelling van het onderzoeksteam

Promotor (PI)

Bao-Lian SU is ook lid van het NISM Instituut.

Andere teamleden

  • Tarak Barakat
  • Laroussi Chaabane
  • Jun Chen
  • Louis Garin
  • Marvin Laboureur
  • Jing Li
  • Thomas Madanu
  • Zhonghao Miao
  • Maxime Mathieu
  • Patrick Sanglier
  • Lakshmidevi Rajendran
  • Andrei Tchernichev
  • Ivalina Trendafilova
  • Guanying Wang
  • Yuanguo Wu
  • Liuxi Yang
  • Xikun Zhang
  • Runtian Zheng