stralingschemie

Stralingschemie is het vakgebied dat chemische veranderingen bestudeert die optreden onder invloed van ioniserende straling en andere hoogenergetische straling. Het onderzoekt hoe straling elektronen uit moleculen kan verwijderen en excitatie in gang kan zetten, wat leidt tot de vorming van reactieve tussenproducten zoals radicalen en ionen. Deze processen spelen zich af in vloeistoffen, oplossingen en vaste stoffen en zijn relevant voor zowel fundamentele chemie als toegepaste technologieën. De meest gangbare bronnen zijn röntgenstraling, gammastraling en warmte- of elektronenbundels.

In water en andere oplossingsmedia worden vaak radicals en elektronen gevormd door stralingsinductie. Bij radiolyse van water ontstaan onder meer de gesolvateerde elektron e−aq, de hydroxylradicaal OH• en het waterstofradicaal H•; vervolgens reageren deze tussenproducten met elkaar en met opgeloste moleculen tot waterstofperoxide (H2O2), zuurstofsoorten en verschillende organische producten. De reacties en eindproducten hangen af van de stralingskwaliteit (LET) en de aanwezigheid van scavengers. G-values geven aan hoeveel moleculaire eenheden er per 100 eV stralingsenergie worden geproduceerd.

Experimenten in stralingschemie maken vaak gebruik van pulse radiolysis of tijdopgeloste spectroscopie om kortdurende tussenproducten te volgen. EPR-methoden worden ingezet om radicalen te detecteren, terwijl dosimetrie en G-values de hoeveelheid toegebrachte stralingsenergie kwantificeren. Studieresultaten worden ondersteund door theoretische berekeningen en kinetische modellering om de complexe keten van reacties onder verschillende omgevingen te beschrijven.

Toepassingen bestaan onder meer uit polymeervernetting, sterilisatie van medische hulpmiddelen en voedingsmiddelen, water- en materiaalbehandeling, en de verwerking van halfgeleiders en andere materialen. In de biologie spelen stralingschemische processen een rol bij schadelijk effect van straling en bij diagnostiek en behandeling. Veiligheid en stralingsbescherming zijn essentiële aspecten bij praktisch gebruik en onderzoek.

Stralingschemie is een interdisciplinair vakgebied op het grensvlak van scheikunde, fysica en engineering, met aandacht voor fundamenten, methoden en toepassingen.