Het Europese CHARISMA-project heeft een doorbraak bereikt in Raman-spectroscopie. De techniek richt een laser op materialen en analyseert het weerkaatste licht. Op die manier kan de chemische samenstelling van het materiaal worden bepaald. De technologie wint snel aan terrein diverse sectoren. Denk bijvoorbeeld aan fraudebestrijding, voedselveiligheid en duurzame productie. Dankzij het Europese CHARISMA-project, met de VUB als wetenschappelijke trekker, zijn er nu geharmoniseerde standaarden, richtlijnen en open tools die Raman-spectroscopie betrouwbaarder én breder inzetbaar maken.
Elk materiaal of product heeft een eigen chemische handtekening, maar helaas bleken de chemische handtekeningen in het verleden te verschillen van onderzoeksinstelling tot onderzoeksinstelling. Het Europees onderzoeksproject CHARISMA, wat staat voor Characterization and HARmonization for Industrial Standardisation of advanced MAterials, zorgde voor grote vooruitgangen op diverse vlakken. Zo is er dankzij het project meer harmonisatie en standaardisatie van Raman-spectroscopie. Het resultaat is een krachtige techniek voor materiaalanalyse.
Consortium
Het project werd geleid door een consortium van Europese partners. Belangrijke bijdragen kwamen onder meer van de Materials Modelling Group (MMG), geleid door professor Frederik Tielens, van de onderzoeksgroep Algemene Chemie (ALGC) aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB). De MMG aan de VUB is een trekpaard in het domein van simulatie en modelering van materialen. De methode bestaat in de chemie al decennia en is gegroeid tot een niet weg te denken methode in het huidige onderzoek.
Raman-spectroscopie
“De expertise van onze groep op het gebied van materiaalsimulaties zorgde voor diepgaande inzichten in de spectroscopische eigenschappen van verschillende materialen, zoals het gedrag van nano- materialen en hun interactie met licht.” Aan het woord is professor Ionut Tranca van MMG. “In het bijzonder konden we een unieke kwantum chemische methode op punt stellen om Raman spectra te berekenen in realistische omstandigheden”, voegt Professor Frederik Tielens toe.
Nauwkeurigheid, reproduceerbaarheid en interoperabiliteit
“Raman-spectroscopie wordt gebruikt om de chemische samenstelling en structuur van materialen te bestuderen. Het CHARISMA-project richtte zich op het verbeteren van de nauwkeurigheid, reproduceerbaarheid en interoperabiliteit van Raman-data voor industriële en wetenschappelijke toepassingen. Dat gebeurde met partners uit heel Europa, waaronder universiteiten, onderzoeksinstellingen en industriële spelers. Samen hebben we meerdere van onze doelstellingen bereikt”, zegt Fileto Rodriguez, die zijn doctoraatstudie uitvoerde in het kader van het project.
Doelstellingen
Concreet gaat het om drie belangrijke doelstellingen. Een eerste doelstelling gaat over Harmonisatie en standaardisatie: de consortiumpartners ontwikkelden richtlijnen en protocollen om Raman-instrumenten te kalibreren en te harmoniseren, wat leidde tot de publicatie van twee CEN Workshop Agreements (CWA’s), die nu beschikbaar zijn als Europese standaarden.
De tweede doelstelling betreft het creëren van innovatieve software en een databank. CHARISMA introduceerde open-source tools zoals de Ramanchada2-bibliotheek en een online Raman-databank die FAIR-principes volgt. Deze nieuwe tools ondersteunen gebruikers bij dataverwerking en analyses via lokale en cloudoplossingen.
Tot slot verdiepte het onderzoeksteam zich in industriële toepassingen. Het project demonstreerde de waarde van Raman-spectroscopie in praktijkvoorbeelden, zoals voedselverpakking met antimicrobiële eigenschappen en de ontwikkeling van milieuvriendelijke pigmenten voor polymeren.
“Dankzij CHARISMA kunnen we nu niet alleen betrouwbaardere data genereren, maar ook de industriële adoptie van Raman-spectroscopie versnellen. Het project benadrukt de kracht van Europese samenwerking in wetenschap en innovatie”, besluit professor Tielens.
Verdere ontwikkeling
Met de afronding van het project zijn er gesprekken gestart om de standaarden verder te ontwikkelen tot internationale ISO-normen, waardoor de impact van CHARISMA wereldwijd zal worden versterkt. Materialen kunnen dankzij het project steeds beter worden geanalyseerd.
Bron: VUB
Foto: Afbeelding van Darwin Laganzon via Pixabay
Lees ook: NASA krijgt opdracht voor opstellen plan rond kernreactor op de maan
Dankzij CHARISMA kunnen we nu niet alleen betrouwbaardere data genereren, maar ook de industriële adoptie van Raman-spectroscopie versnellen.Professor Frederik Tielens, onderzoeksgroep Algemene Chemie (ALGC) aan de Vrije Universiteit Brussel
