20 apr. 2011
2 minuten
Het Nobelprijsfeestje is nog maar net achter de rug, of er komt al weer een opmerkelijke grafeenontdekking uit het lab van Andre Geim en Konstantin Novoselov in Manchester: hoe maak je het spul magnetisch. Mikhail Katsnelson, hoogleraar theoretische fysica aan de Radboud Universiteit, werkte wederom mee aan de ontdekking. Science publiceerde het product van hun samenwerking.
Geim, tevens bijzonder hoogleraar Innovative materials and nanoscience aan de Radboud Universiteit, en zijn collega-onderzoekers ontdekten een manier om grafeen magnetisch te maken. Ze ontdekten: als op een stukje grafeen in een magnetisch veld elektrische lading wordt aangebracht op één plek, is die lading veel verder van die plek te meten. Dat kan op grond van overdracht door elektronen worden verklaard. Mikhail Katsnelson berekende dat het de ‘verborgen vrijheden’ van de elektronen (eigenzinnig elektronengedrag zoals orbit-spin en valley-spin) moeten zijn die voor de overdracht zorgen. "Dat zijn zwakke effecten, maar ze worden haast niet gedempt."
Van A naar B en iets daartussen
‘Vergelijk het met internet. Als je een e-mail op je computer tikt, voer je een elektrische manipulatie uit. Verderop in het systeem wordt dat elektrische signaal omgezet in fotonen, lichtdeeltjes, die je informatie door een glasvezel transporteren zonder dat ze daarbij worden afgeremd. Bij de ontvanger van je e-mail wordt de informatie weer omgezet in een elektrisch signaal. Zoiets hebben we ook ontdekt in grafeen: elektriciteit wordt omgezet in spin en weer terug.’
Dromen over spintronica
Een technologische toepassing op de korte termijn ziet Katsnelson niet, maar de ontdekking maakt het mogelijk om de verborgen vrijheden van elektronen te bestuderen. Tot nu toe was dat niet goed mogelijk. En dat is op termijn belangrijk om de dromen over spintronica waar te maken. De omzetting van elektriciteit naar magnetisme en weer terug, geldt als de heilige graal van de spintronica, een techniek die in principe voor zeer snelle en efficiënte dataopslag zou kunnen zorgen.
Onverwachte eigenschappen
Duidelijk is dat de wetenschap nog niet klaar is met grafeen. Katsnelson: ‘Zeker nu we steeds zuiverder grafeen kunnen maken, zien we steeds meer spectaculaire effecten in de experimenten. Onze theoretische voorspellingen worden nu één voor één keurig gemeten. Maar we vinden ook nog steeds totaal onverwachte eigenschappen.’
Iris Roggema
‘Giant Nonlocality Near the Dirac Point in Graphene’, Science, 14 april 2011