Zoals beloofd: spectroscopie. Zitten jullie er klaar voor?
Spectroscopie is een verzamelnaam voor technieken die straling gebruiken om gassen, vloeistoffen of vaste stoffen te analyseren op basis van hun spectrum. Straling heb je in allerlei soorten en maten (gemeten in golflengtes) waarvan maar een klein stukje zichtbaar is voor ons.
Voor spectroscopie kun je een veel groter gebied van golflengtes gebruiken vergeleken met ons zicht. Neem bijvoorbeeld infrarood licht: dat heeft ongeveer dezelfde energie als de vibraties in moleculen. Met infrarood licht kun je dus naar moleculaire bindingen kijken. Een ander voorbeeld is de absorptie van zichtbaar of UV-licht, waarmee je op een wetenschappelijke manier naar kleuren kunt kijken. Hiermee zou je bijvoorbeeld de M&M’s uit mijn vorige blog kunnen analyseren. De energie van X-rays is vergelijkbaar met de energie van elektronen. Met X-rays kun je daarom naar de chemische elementen in je te bestuderen stof kijken.
Microreactor
In onze onderzoeksgroep gebruiken we spectroscopie vaak om naar onze katalysator te kijken terwijl die hard aan het werk is om reactanten om te zetten naar producten. Deze manier van ‘live’ meekijken geeft je veel informatie over wat er gebeurt tijdens een katalytische reactie. In mijn geval gebeurt deze reactie in een microreactor (mijn sorteermachientje, zoals ik het de vorige keer noemde). Voor verschillende reacties gebruik ik verschillende spectroscopische technieken.
Laten we fluorescentie spectroscopie als voorbeeld nemen. De katalysator die we willen sorteren heeft als actieve gedeelte heel veel H+ (het is een zuur, net als bijvoorbeeld citroenzuur, maar dan in een vaste vorm). Om te weten hoe goed (actief) de katalysatordeeltjes zijn, moeten we ze testen en analyseren. Het testen doen we in de vorm van een reactie die gekatalyseerd wordt door deze H+. We hebben de reactie zo gekozen dat het product dat we vormen, fluorescent is. Deze fluorescentie kunnen we analyseren met een microscoop en daarmee de intensiteit per deeltje bepalen. Hoe meer fluorescentie, hoe actiever het deeltje. Klinkt makkelijk toch?
Miniklein
Maar hoe we die hoeveelheid fluorescentie per katalysatordeeltje precies meten is nog best ingewikkeld. Je zou het kunnen vergelijken met dat je van elke ster die je ’s avonds ziet, moet bepalen hoe fel die straalt… Nogal wat werk als je met een telescoop structureel de sterrenhemel af zou scannen om elke ster te analyseren. Dat moet efficiënter kunnen! Ik onderzoek of we een miniklein transparant kanaaltje (een microreactor) kunnen gebruiken om alle deeltjes achter elkaar in een vloeistofstroom te analyseren: we plaatsen de microreactor met daarin onze deeltjes onder een fluorescentiemicroscoop en vervolgens bekijken we stuk voor stuk elk deeltje dat door ons beeld komt en beoordelen de fluorescentie-intensiteit.
Ratelend geluid
Je kunt je vast voorstellen dat zo’n microscoop die naast gewone plaatjes, ook fluorescentie kan meten niet zomaar een alledaags speeltje is. Zo’n microscoop kan zomaar €150.000 kosten. Het gekke is, als je op een lab als het onze rondloopt, staat er zoveel dure apparatuur dat je het eigenlijk niet eens meer door hebt. In anderhalf jaar (want zo lang ben ik inmiddels bezig) is het heel gewoon geworden om van een fluorescentiemicroscoop, via een elektronenmicroscoop naar een optische microscoop te gaan om de informatie te verzamelen die ik wil hebben. Je gaat pas weer nadenken als er iets (bijna) mis gaat.
Laatst kwam er uit een van de microscopen ineens een heel hard ratelend geluid… Er liep duidelijk iets vast, maar wat?! Dan ren je snel naar degene die verantwoordelijk is voor die machine en leg je met bonzend hart uit wat er aan de hand is. “Ooh, gewoon even uit en aan doen, gebeurt wel vaker…”
Maar ja, tot het moment dat je gehoord hebt dat er eigenlijk niks aan de hand is, ben je je ineens meer dan bewust wat het zou kosten mocht je iets kapot maken. En het gaat niet eens alleen om het geld: als er iets kapot is, kun je geen nieuwe experimenten doen. En een onderzoek zonder experimenten, dat gaat natuurlijk niet 🙂
Tot de volgende keer!
Anne-Eva
Heb jij een vraag voor Anne-Eva? Stel ‘m hieronder in de comments!