Elektronen bewegen zonder frictie als een slang in vooropgestelde route | Grafeen (graphene)
Elektronen bewegen zonder frictie als een slang in vooropgestelde route

Natuurkundigen aan de Universiteit van Basel hebben voor de eerste keer kunnen aantonen dat elektronen in grafeen kunnen bewegen via een voorgedefinieerde route. Deze stroming gebeurt geheel zonder verlies en kan een basis vormen voor talrijke toepassingen op het gebied van elektronica.

De onderzoeksgroep onder leiding van professor Christian Schönenberger van het Zwitserse Instituut voor Nano-wetenschappen en het Departement Natuurkunde aan de Universiteit van Basel publiceerden hun resultaten gezamenlijk met Europese collega’s in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.

Binst enkele jaren heeft de onderzoeksgroep onder leiding van professor Christian Schönenberger aan het Zwitserse Instituut voor Nano-wetenschappen en het Departement Natuurkunde grafeen – het wondermateriaal – onderzocht.

De wetenschappers aan de universiteit van Basel wisten sindsdien methoden te ontwikkelen die hen in staat stellen om lagen van het puur grafeen te rekken, te onderzoeken en te manipuleren.

Daarbij ontdekten ze dat elektronen in dit zuivere grafeen vrijwel ongestoord bewegen – vergelijkbaar met lichtstralen.
Met andere woorden de elektronen in grafeen zijn relativistisch.

Het plan werd opgesteld om de elektronen actief te leiden, om elektronen van één specifieke plaats naar de andere te brengen, overlangs een vooraf gedefinieerd pad in het materiaal.

De onderzoekers slaagden erin – via de opstelling – om zonder verlies te kunnen schakelen. Het toegepaste mechanisme is gebaseerd op een eigenschap die enkel optreedt in grafeen.

Combineren van een elektrisch veld en een magnetisch veld houdt in dat de elektronen zich voortzetten via een harmonieuze slangachtige staat. De lijn buigt naar rechts, dan naar links.

Deze schakeloptie wordt veroorzaakt door de sequentie van positieve en negatieve massa – een fenomeen dat alleen gerealiseerd kan worden bij grafeen en als nieuwe schakelaar kan gebruikt worden.

Dergelijke slang staten waren verborgen in eerdere experimenten vanwege de beperkte kwaliteit van het monster.

“Een nanoschakelaar van dit type uit grafeen kan in diverse apparaten worden verwerkt en is eenvoudig te bedienen door het magnetisch veld of het elektrische veld te wijzigen”, aldus Professor Christian Schönenberger over de laatste resultaten van zijn groep.

Teams van natuurkundigen uit Regensburg, Boedapest en Grenoble waren ook betrokken bij de studie gepubliceerd in “Nature Communications”.

Grafeen is een zeer speciaal materiaal met veelbelovende eigenschappen. Het bestaat uit een enkele laag koolstofatomen, maar is toch erg mechanisch duurzaam en resistent.

De uitstekende elektrische geleidbaarheid in het bijzonder maakt grafeen onderwerp van onderzoek door talrijke teams van wetenschappers over de hele wereld.

Bron: Universiteit Basel


3D print schaalmodel structuur grafeen