Nobelprijswinnaar Hoffmann bezoekt doctoraatsverdediging aan de VUB

Nobelprijswinnaar Hoffmann bezoekt doctoraatsverdediging aan de VUB

Thijs Stuyver promoveert op het elektrische geleidingsvermogen van moleculen

Dinsdag 29 mei 2018 — Op woensdag 30 mei 17:00 verdedigt Thijs Stuyver zijn doctoraat over het elektrische geleidingsvermogen van moleculen aan de VUB. In de jury zit ook de Amerikaanse Nobelprijswinnaar chemie Roald Hoffmann. De beroemde chemicus komt hiervoor extra naar België. Hij is hier al in geen veertig jaar geweest.

Het doctoraat van Stuyver gaat over moleculaire elektronica. “Mijn doctoraat over hoe moleculen kunnen dienen als elektrische geleiders. Dat is vooral van belang voor toepassingen in de computerwereld. Computers worden almaar kleiner, terwijl hun rekenkracht enorm toeneemt. De miniaturisatie verloopt al jaren volgens een wetmatigheid, de zogenaamde Wet van Moore, die stelt dat het aantal transistoren dat je op een bepaald oppervlak kan zetten elke twee jaar verdubbelt. Tot nu was die wet een min of meer goede maatstaf voor de verkleining van de componenten. Men print tegenwoordig met lasers de transitoren op een siliciumplaatje. Maar de miniaturisatie in de huidige vorm loopt tegen zijn grenzen aan. Daarom zoek ik uit, samen met mijn promotoren en collega's van de onderzoeksgroep Algemene Chemie van de VUB, hoe we moleculen in de toekomst zelf kunnen gebruiken als elektronische componenten en hoe we tegelijk de geleidbaarheid kunnen verhogen."

Dat Roald Hoffmann naar België komt toont aan hoe belangrijk het onderzoek van Stuyver is. Hoffmann kreeg in 1981 de Nobelprijs Chemie voor zijn baanbrekend onderzoek op het vlak van de theoretische chemie en de chemische binding.

De chemische binding is er ook tussen Hoffmann en Stuyver. Er zijn namelijk parallellen in het werk van de onderzoeksgroep  Algemene Chemie van de VUB, waar Stuyver samen met zijn promoteren een paper publiceerde wat de aandacht trok van Hoffmann. Vorig jaar verbleef Stuyver dan drie maanden aan de Cornell University in de staat New York, waar Hoffmann professor is en leerden ze elkaar kennen. "Hoffmann werd, naast mijn promotoren, ook mijn mentor", aldus Stuyver. "Daarom ook dat hij in persoon aanwezig zal zijn in de jury voor mijn doctoraatsverdediging."

De onderzoeksgroep heeft de komst van Hoffmann op maandag 28 mei met een symposium over  chemische binding ingeluid, in de Koninklijke Academie voor Wetenschappen in Brussel. “Het is veertig jaar geleden dat Hoffmann in België was en dat hij hier in het openbaar gesproken heeft", zegt professor emeritus en oud-diensthoofd van de VUB-onderzoeksgroep Algemene Chemie Paul Geerlings.

In de voormiddag gaf Hoffmann een voordracht over zijn vakgebied, daarna was er een terugblik van de Nederlandse chemicus Mathias Bickelhaupt (VU Amsterdam), die als postdoctoraal onderzoeker geruime tijd met Hoffmann heeft samengewerkt. Na de middag kwamen zes jonge, beloftevolle Belgische onderzoekers in de theoretische scheikunde, hun onderzoek voorstellen. http://www.vub.ac.be/events/chemicalbonding#welcome. Voor de VUB sprak Mercedes Alonso: “Aromaticity switches: From chemical Design to Simple-molecule electronic Devices”

Roald Hoffmann is meer dan een gevierde chemicus. Hij is ook dichter en toneelschrijver. Hij werd op 18 Juli 1937 in Złoczów, Polen geboren (vandaag Ukraine) en kon de holocaust ontkomen. "Hoffmann houdt ervan om de theorie te connecteren met filosofie en humane wetenschappen", weet Stuyver.

 

Informatie over de verdediging, een abstract van de phd en de cv van Thijs Stuyver

De verdediging heeft plaats op

woensdag 30 mei 2018 om 17.00u - in Auditorium D.2.01 op de Campus Humanities, Sciences and Engineering van de Vrije Universiteit Brussel, Pleinlaan 2 te 1050 Elsene, en zal worden gevolgd door een receptie.

Samenstelling van de jury:

Prof. dr. Steven Ballet (voorzitter)

Prof. dr. Frederik Tielens (secretaris)

Prof. dr. Dominique Maes

Prof. dr. Jan Danckaert

Prof. dr. Roald Hoffmann (Cornell University, USA)

Prof. dr. ir. Veronique van Speybroeck (Universiteit Gent)

Prof. dr. Benoît Champagne (Université de Namur)

 

Abstract doctoraat Stuyver. Titel: Qualitative Insights into the Transport Properties of Molecular Electronic Devices: A Quantum Chemical Approach

Moleculaire elektronica, de studie van het elektrisch transport doorheen moleculen geconnecteerd in een circuit, kan beschouwd worden als de ultieme stap in de miniaturisatie van elektronische componenten en heeft aldus een groot technologisch potentieel. Het chemisch inzicht in de transporteigenschappen van moleculen is echter nog eerder beperkt op dit moment. Dit motiveert zowel theoretische als experimentele chemici om de fenomenen die verbonden kunnen worden met elektrisch transport doorheen moleculen, en de invloed van de structuur van deze moleculen hierop, te onderzoeken.

Startende van de zogenaamde "Source-and-Sink Potential" methode op Hückel niveau, kon een uitdrukking voor de transmissiewaarschijnlijkheid van elektronen doorheen een molecule bekomen en geïnterpreteerd worden in een grafentheoretische vorm. Structuur-eigenschap relaties voor elektronisch transport doorheen moleculen werden bekomen en verbonden worden met chemische concepten. Met behulp van de afgeleide structuur-eigenschap relaties kunnen we het voorkomen van kwantuminterferentie – wat een extreem lage stroom tot gevolg heeft wanneer een kleine spanning over de molecule aangelegd wordt – voorspellen op basis van de structuur van de molecule. Daarnaast kunnen een aantal richtinggevende principes geformuleerd worden die toelaten de geleidbaarheid van moleculen naar wens af te stemmen.

Met al deze instrumenten te onzer beschikking beschouwden we doorheen deze thesis een breed gamma aan toepassingen. Zo onderzochten we de schakelmogelijkheden van een reeks licht-, redox- en warmtegevoelige moleculen, waaronder geëxpandeerde porfyrinen. Daarnaast beschouwden we een breed gamma aan moleculaire draden en de verschillende wijzen waarop deze meer of minder geleidend gemaakt kunnen worden. Bovendien analyseerden we de paden die de stroom volgt doorheen geconjugeerde moleculen en stelden we een strategie voor om een deel van de molecule af te sluiten voor deze stroom. Tot slot droegen we ook bij tot de verdere ontwikkeling van het "Source-and-Sink Potential" formalisme door de ontwikkeling van een programma in staat het pad van de stroom doorheen de molecule te visualiseren in de positieruimte op hogere theorieniveaus (Hartree Fock en Density Functional Theory). Onze resultaten zullen hopelijk bijdragen tot het verschaffen van een leidraad voor experimentatoren in hun zoektocht naar optimale, functionele elektronische componenten op moleculaire schaal.

Curriculum Vitae

Thijs Stuyver (°1992) studeerde af als Master of Science in Chemie aan de VUB in 2014. Na zijn studies startte hij een doctoraatsonderzoek in het domein van de moleculaire electronica. Zijn onderzoek werd gefinancierd door het FWO via een aspirantenmandaat. Tijdens zijn doctoraatsonderzoek verbleef hij onder meer 3 maanden aan Cornell University, USA (NY). Zijn onderzoek resulteerde in 12 publicaties in internationale peer-reviewed tijdschriften, waarvan 8 als eerste auteur. Hij begeleidde een bachelorthesis en presenteerde zijn werk op (inter)nationale conferenties. Thijs was tevens ook actief in tal van universitaire organen als vertegenwoordiger.

http://www.vub.ac.be/events/2018/qualitative-insights-into-the-transport-properties-of-molecular-electronic-devices-a

 

Voor meer informatie, contacteer Prof. em. Paul Geerlings -   +32 (0)2 / 629.33.14

Sicco Wittermans Woordvoerder at Persrelaties VUB