‘In the box’ idee krijgt 2 miljoen van NWO TOP programma

Chemici van de Universiteit van Amsterdam (UvA) en de Rijkuniversiteit Groningen (RUG) gaan samenwerken in het project ‘Catalysis in Confined Spaces’. Ze ontvangen daarvoor twee miljoen euro TOP-PUNT subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO). Doel van het project is om te leren hoe katalysatoren werken in op nanoschaal gebouwde ruimtes. De verwachting is dat dit efficiëntere en schonere chemische processen mogelijk maakt, maar ook door katalyse aangedreven nanomachines.

Het vijf jaar durende onderzoeksproject probeert antwoord te vinden op een simpele maar lastige vraag: Hoe werkt een katalysator als hij opgesloten zit in een kleine 'kooi' met afmetingen in het nanometergebied? Dit lijkt een triviale vraag, maar zoals iedere student ooit een groot festival heeft bezocht weet maakt het nogal uit of je ‘dichtbij de rand’ of ‘in het midden van de massa’ staat.

De groepen van hoogleraren Gadi Rothenberg en Joost Reek (beiden UvA) en Ben Feringa (RUG) bundelen hun krachten in het vijf jaar durende onderzoeksproject. Met het geld zullen acht promotietrajecten worden gefinancierd.

Moleculaire kooien

De acht promovendi zullen verschillende soorten oplosbare en vaste (supra)moleculaire kooien ontwerpen, synthetiseren. Door katalysatoren te ‘vangen’ in zo’n kooi of in de wand van een kooi in te bouwen ontstaan er op maat gemaakte reactiecondities. ‘Dit vermindert de vrijheidsgraden die de moleculen hebben’, legt Ben Feringa uit. ‘Daarom verwachten we dat in zo’n nanoschaal omgeving katalysatoren met meer precisie zullen functioneren. En de eerste resultaten die we zien is dat katalyse zo ook veel sneller kan verlopen.’

De twee Groningse promovendi gaan zich richten op zelfassemblage van nanostructuren met katalysatoren. ‘Denk aan een nanoporie met een katalysator erin, de porie selecteert dan welke substraten er bij kunnen komen.’ De promovendi gaan ook op zoek naar nieuwe katalytische omzettingen, vooral in water. Het gebruik van water in plaats van organische oplosmiddelen vermindert de productie van giftig afval in de chemie. En laatste onderzoeksthema uit de groep van Feringa is het gebruik van in nanostructuren opgesloten katalysatoren om nanomachines aan te drijven. ‘We hebben een lange traditie in het ontwerpen van nanomachines, en we zouden graag dit soort katalysatoren willen gebruiken om mechanische arbeid aan te drijven.’

Hoofddoel

Het hoofddoel van het project is om de fundamentele kennis over de werking van katalysatoren in nanostructuren te vergroten. ‘We denken dat ze een enorme potentie hebben, maar om die te realiseren moeten we eerst begrijpen hoe deze katalysatoren precies werken.’ Een ander belangrijk doel is om de samenwerking tussen RUG en UvA in de chemie te bestendigen en de kennis op het terrein van katalyse en organische synthese te delen.

Rothenberg, die de aanvraag coördineerde, is erg blij met het resultaat. ‘Toen we begonnen te denken over katalyse in nanostructuren realiseerden wij ons al snel dat het een complex probleem is dat we alleen door samenwerking kunnen oplossen. De opzet van dit project, waarin we alle resultaten, methoden en apparatuur zullen delen vergroot de kans op succes.’ ‘We hebben elkaar een boel te bieden’, vult Feringa aan. ‘En we zijn er erg trots op dat dit project uitgekozen is door en zware internationale commissie in een zeer competitieve aanvraagronde.’

De co-supervisors in dit project zijn dr.ir. Jarl Ivar van der Vlugt, dr. Stefania Grecea, dr. Raveendran Shiju, dr. David Dubbeldam, dr. Jan van Maarseveen, prof. dr. Bas de Bruin (allen UvA), prof. dr. Wesley Browne and dr. Sander Wezenberg (beiden RUG).

Meer informatie

Prof. dr. Ben Feringa, 050-3634278, b.l.feringa@rug.nl

Sustainable Chemistry, University of Amsterdam

Stratingh Institute for Chemistry

www.benferinga.com