ChemieChemie onderzoekt stoffen, hun samenstelling, structuur en eigenschappen, en de reacties en processen die hun gedrag sturen, en vormt zo een fundamentele basis voor vele andere wetenschappen.https://www.ugent.be/we/nl/onderzoek/onderzoeksdisciplines/chemiehttps://www.ugent.be/++resource++plone-logo.svg
Chemie
Chemie onderzoekt stoffen, hun samenstelling, structuur en eigenschappen, en de reacties en processen die hun gedrag sturen, en vormt zo een fundamentele basis voor vele andere wetenschappen.
Chemie aan de faculteit
Chemie is een weidse en veelzijdige onderzoeksdiscipline met diepe wortels aan de UGent. Van de ontwikkeling van nieuwe materialen en duurzame chemische processen tot het doorgronden van moleculaire mechanismen: chemisch onderzoek levert niet alleen fundamentele wetenschappelijke inzichten op, maar draagt ook actief bij aan oplossingen voor maatschappelijke uitdagingen zoals duurzaamheid, gezondheid, energie en milieu. Daarnaast is veel onderzoek sterk valoriseerbaar, wat zich vertaalt in spin-offs en industriële samenwerkingen.
Het vakgebied krijgt vorm binnen de Vakgroep Chemie (WE06) en de Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie (WE07). Samen vormen zij het wetenschappelijk hart van de chemie binnen de Faculteit Wetenschappen, met onderzoekers die actief zijn in een breed spectrum van chemische disciplines.
Onderzoeksgroepen
Met verscheidene onderzoeksgroepen brengen beide vakgroepen wetenschappers samen die zich specialiseren in organische en macromoleculaire chemie, anorganische chemie, fysische chemie, analytische chemie en materiaalkunde. Hieronder vindt u een overzicht van elke onderzoeksgroep, met een korte beschrijving van hun expertise en huidige onderzoeksactiviteiten.
Atomic and Mass Spectrometry (A&MS)
De A&MS-groep is gespecialiseerd in de ontwikkeling van methoden voor de bepaling, elementaire speciatie en isotopenanalyse van (sporen)metalen en metalloïden via ICP-massaspectrometrie en de toepassing van deze methoden in interdisciplinaire contexten. A&MS werkt zo samen met een enorm spectrum aan vakgebieden gaande van biologie en geneeskunde tot archeologie.
De onderzoekscluster (Bio-)Organic Synthesis bestaat uit drie onderzoeksgroepen.
De Organische en Biomimetische Chemie (OBCR)onderzoeksgroep is gespecialiseerd in het ontwerp en de synthese van gemodificeerde peptiden en nucleïnezuren, evenals in methoden voor hun conjugatie en labeling. Ze ontwikkelde recent een nieuwe koppelingstechniek die het mogelijk maakt om zulke moleculen doelgericht en op een specifieke plaats aan elkaar te binden. Deze technologie wordt onder meer ingezet om nieuwe geneesmiddelen op basis van eiwitten gerichter naar hun doelwit in het lichaam te brengen, en om ziektes nauwkeuriger op te sporen via biomarkers.
De Organische en Medische Chemieonderzoeksgroep onderzoekt hoe gerichte fluorering moleculaire fysische eigenschappen kan bijsturen die relevant zijn voor medicinale chemie en geneesmiddelenontwikkeling, zoals conformatie, lipofiliciteit en waterstofbrugvorming — kortom, de chemie die de medicinale chemie ondersteunt. Het onderzoek combineert organische synthese met NMR-analyse: specifiek ontworpen moleculen worden gesynthetiseerd om deze eigenschappen te bestuderen, waarna NMR wordt ingezet voor de analyse van conformatie, lipofiliciteit en waterstofbruggen. Concreet omvat dit de synthese van gefluoreerde proline-analogen die de conformatie van peptiden sturen, van gefluoreerde koolhydraatderivaten om lipofiliciteit en waterstofbrugvorming van suikers te bestuderen, en van geneesmiddelachtige moleculen om lipofiliciteit te onderzoeken.
De Organische Synthese onderzoeksgroep richt zich op de chemische synthese en derivatisatie van organische verbindingen met complexe koolstofconnectiviteiten, zoals die voorkomen in polycyclische natuurproducten. Het onderzoek combineert de ontwikkeling van nieuwe strategieën om dergelijke complexe moleculaire structuren op te bouwen (via technieken zoals cycloadditie- en cascadereacties) met de ontwikkeling van veelzijdige "click"-achtige ligatiereacties om uit eenvoudige bouwstenen functionele derivaten te genereren. Een centraal thema hierbij is het ontwerpen van modulaire synthetische bouwstenen die toelaten om snel een breed scala aan natuurproduct-achtige moleculen te verkennen. Deze concepten worden ook toegepast in samenwerkingen met onder meer de materiaalkunde en de chemische biologie.
De Cazin groep ontwikkelt overgangsmetaalkatalysatoren voor organische synthese. De groep ontwerpt zeer actieve/selectieve systemen op basis van metalen die in overvloed op aarde voorkomen en onder duurzame omstandigheden werken, en voert mechanistische studies (kinetisch, thermodynamisch) uit om het onderzoek te sturen. De focus ligt op homogene katalyse, groene chemie, duurzame ontwikkeling, ligand- en katalysatorontwerp en mechanistische studies.
Het Centre of Macromolecular Chemistry (algemene website) bestaat uit drie onderzoeksgroepen die samen de CMAC-cluster vormen.
Polymer Chemistry and Biomaterials (PBM)doet onderzoek naar functionele polymeren voor biomedische toepassingen, biomaterialen zoals biocompatibele coatings, geavanceerde systemen voor drug- en/of genlevering, steigersystemen voor weefseltechnologie, en biosensoren en polymeren voor biofotonische toepassingen.
Polymer Chemistry Research Groupricht zich op het ontwerp, de karakterisatie en de toepassing van op maat gemaakte, functionele polymere structuren en nieuwe generaties duurzame polymeermaterialen. Met een sterk interdisciplinaire aanpak – gaande van polymeerfunctionalisatie tot dynamische en zelfherstellende materialen en de valorisatie van hernieuwbare polymeren – richt de groep zich op toepassingen zoals herverwerkbare thermoharders en composieten, omkeerbare kleefstoffen, zelfherstellende polymeren, duurzame coatings en recyclage, in samenwerking met tal van academische en industriële partners.
Supramoleculair Chemistry is geïnspireerd door natuurlijke zelfassemblageprocessen, waarbij de natuur eenvoudige bouwstenen en niet-covalente interacties gebruikt om complexe structuren te vormen. De groep ontwikkelt synthetische structuren met gecontroleerde ordening en zelfassemblage, waarmee functionele systemen worden gebouwd. Door "slimme" polymeren te combineren met supramoleculaire interacties ontstaat een flexibel platform voor toepassingen zoals sensoren, diagnostiek, medicijnafgifte en responsieve hydrogels.
Deze onderzoeksgroep bestudeert de synthese van nieuwe poreuze materialen en hun toepassing in heterogene katalyse, adsorptie en biomedische systemen. De groep werkt met een eigen ontwikkelde UV-generator voor fotokatalytische reacties in de groene chemie, geavanceerde röntgendiffractieapparatuur voor het bepalen van kristalstructuren, en gassorptie-instrumentatie voor het bepalen van de sorptiecapaciteit en het specifieke oppervlak van poreuze materialen. Naast eigen onderzoek verleent COMOC ook diensten aan het bredere vakgebied met haar analytische instrumenten.
De belangrijkste doelstellingen van deze onderzoeksgroep omvatten de ontwikkeling en optimalisatie van spectro-elektrochemische apparaten, de ontwikkeling van biochemische sensoren op basis van gemodificeerde elektrodeoppervlakken, en het onderzoek naar metaalcorrosie en corrosieremming. Deze sensortechnologie wordt ook toegepast in de projecten die een goedkope zelftesttool voor baarmoederhalskanker ontwikkelen en valideren voor gebruik in moeilijk bereikbare gemeenschappen in onder meer Oeganda, Ecuador, Cambodja en Mozambique.
Deze onderzoeksgroep werkt op het snijpunt van theoretische chemie, fysica en geavanceerde computationele wetenschap. Ze ontwikkelt nieuwe ab-initiomethoden en herformuleert chemische concepten in kwantumchemische termen. Daarnaast bouwt de groep krachtige theoretische technieken uit die vroeger als computationeel onhaalbaar werden beschouwd, zoals grootschalige configuratie-interactie en densiteitsmatrixmethoden.
Deze onderzoeksgroep richt zich op het gebruik van nanogestructureerde materialen voor sensorische toepassingen — in het bijzonder nanothermometrie en ionensensing — waarbij luminescentieverschijnselen worden benut. Deze sensoren zijn gebaseerd op een brede waaier aan hostmaterialen (anorganische fosforen, hybride anorganisch-organosilicamaterialen, enz.) en maken voornamelijk gebruik van lanthanide-ionen, een groep van 15 elementen onderaan het periodiek systeem, gekenmerkt door hun heldere en zeer zuivere luminescentie.
Deze onderzoeksgroep ontwikkelt nieuwe organometaalcomplexen voor homogene katalyse. Ze bestudeert fundamentele eigenschappen — zoals bindingsenergieën, structuur en sterische/elektronische ligandinvloeden — om efficiëntere en duurzamere katalytische systemen te ontwerpen. Het werk met N-heterocyclische carbenen (NHC's) heeft geleid tot vooruitgang in onder meer olefinemetathese, palladiumgekatalyseerde C–C- en C–N-vorming, hydrogenering, ketonreductie en goudgekatalyseerde transformaties.
Deze onderzoekscluster (algemene website) bestaat uit twee onderzoeksgroepen.
NMR en structuuranalyse heeft expertise in structuurbepaling; conformationele analyse van natuurlijke of synthetische bioactieve verbindingen; methodeontwikkeling voor het onderzoeken van colloïdale dispersies van halfgeleider-nanokristallen of organische pigmenten; gast-gastheerinteracties in de supramoleculaire chemie en biomoleculaire NMR; en analyse van metabolieten in biologische vloeistoffen, zoals bloedserum of hersenvocht. De groep beheert de hoogveld 700 MHz interuniversitaire NMR-faciliteit, een uniek technologisch platform dat openstaat voor onderzoekers uit zowel academische instellingen als de industrie.
Separation Sciences bestudeert de onderliggende fenomenen die fysieke scheiding in chromatografie, elektroforese, filtratie en massaspectrometrie bepalen. De onderzoeksinteresses omvatten onder meer innovatieve kolomtechnologie, de ontwikkeling van volledig nieuwe scheidingssystemen, groene chromatografie, en optimalisatie van scheidingsefficiëntie, staalpreparatie, gevoeligheid en lineaire bereiklimieten van kwantitatieve methoden. Het meer toegepaste onderzoek richt zich op geavanceerde toepassingen van state-of-the-art technologie om kernuitdagingen aan te pakken binnen de levenswetenschappen en de farmaceutische, fijne, organische en polymeerchemische industrie.
Deze onderzoeksgroep richt zich op colloïdale nanokristallen, een ideaal vertrekpunt voor multidisciplinair onderzoek waarbij chemische synthese- en verwerkingstechnieken worden gecombineerd met de karakterisering en toepassing van fysieke eigenschappen. De groep staat open voor samenwerkingen op dit gebied en biedt expertise in de synthese en karakterisering van diverse halfgeleider- en metaalcolloïdale nanokristallen.
Sol-gel Centre for Research on Inorganic Powders and Thin films Synthesis (SCRiPTS)
Het Sol-gel Centre for Research on Inorganic Powders and Thin films Synthesis (SCRiPTS) focust op de gecontroleerde synthese en oppervlaktechemie van metaaloxide-nanodeeltjes en mesoporeuze materialen, en op chemische oplossing-gebaseerde coatingontwikkeling. Drie onderzoekslijnen staan centraal: gecontroleerde synthese en karakterisatie van metaaloxide-nanokristallen; studie van de oppervlaktechemie om de stap van synthese naar toepassing te overbruggen; en chemische oplossingsdepositie van functionele coatings via inkjetprinten. Toepassingen situeren zich onder meer in supergeleiding, batterijen, katalyse en sensoren, in samenwerking met industriële partners.
Deze onderzoekseenheid focust op het gebruik van synchrotronstraling voor micro-X-ray-fluorescentieanalyse (μ-XRF), μ-XRF-beeldvorming en absorptiespectroscopie (XAS), toegepast in uiteenlopende domeinen zoals chemie, geologie, kosmochemie en milieuwetenschappen.
De XStruct-onderzoeksgroep richt zich op röntgenstructuren in het algemeen en op bio-anorganische chemie in het bijzonder. Kristal-röntgendiffractie (XRD) is veruit de meest nauwkeurige methode om 3D-structuren van moleculen op atomair niveau te bepalen. Deze techniek wordt gebruikt om de moleculaire structuren te onderzoeken van uiteenlopende verbindingen, gaande van kleine (an)organische moleculen, ionische vloeistoffen (IL's), metaal-organische complexen en raamwerken (MOF's) tot bio-anorganische materialen, gemodificeerde DNA-oligonucleotiden en peptiden.
