2 okt. 2007
2 minuten
Het oppervlakte van grafeen lijkt op dat van de zee bij een kalme bries. Al bij kamertemperatuur verschijnen er spontaan rustige golfjes, zo lieten wetenschappers van de Radboud Universiteit Nijmegen en de Stichting FOM zien aan de hand van realistische simulaties
Een golflengte van ongeveer acht nanometer blijkt het meest waarschijnlijk te zijn terwijl de onderzoekers op basis van de theorie geen bijzondere lengteschalen verwachten. Deze resultaten zijn niet alleen van groot belang voor een beter begrip van de stabiliteit en structuur van grafeen maar ook voor de elektrische weerstand van het materiaal. De resultaten verschenen op 23 september 2007 in Nature Materials.
De figuur toont een atomistische model van grafeen. Het oppervlak vertoont rustige golfjes.
Enkele laag
Onderzoekers in Manchester slaagden er in 2004 voor het eerst in om één enkele laag grafiet te isoleren: grafeen. Grafeen is het eerste en tot nu toe enige tweedimensionale kristal in de natuur. Sinds de ontdekking is wereldwijd een overweldigende belangstelling voor dit materiaal ontstaan vanwege zijn zeer bijzondere elektrische eigenschappen. Wereldwijd doen onderzoekers veel onderzoek naar grafeen omdat ze verwachten dat het een belangrijke rol kan spelen in de elektronica van de toekomst, gebaseerd op koolstof. Als tweedimensionaal kristal, zou grafeen ook de ideale realisatie van een enkel atoom dik membraan kunnen zijn en een brug kunnen vormen tussen de fysica van de vaste stof en van die van de zachte materie.
Moderne theorieën laten zien dat een tweedimensionaal membraan alleen stabiel kan zijn als de buiging sterk gekoppeld is aan de rek, wat in een structuur met golfjes resulteert. De recente experimentele ontdekking dat vrij hangend grafeen niet geheel vlak is maar licht golvend, lijkt deze theorieën te bevestigen.
Golfjes
Wetenschappers van de Radboud Universiteit Nijmegen hebben nu aan de hand van grootschalige realistische simulaties laten zien dat grafeen inderdaad al bij kamertemperatuur niet plat is maar golfjes laat zien als gevolg van thermische fluctuaties. Het oppervlak lijkt op dat van de zee bij een kalme bries. Het opmerkelijke is de grootte van de golflengtes. De meeste golfjes zijn ongeveer 8 nanometer lang, terwijl de wetenschappers theoretisch geen bijzondere lengteschaal verwachten. De onderzoekers denken dat dit te maken heeft met de veelzijdige eigenschappen van de bindingen tussen de koolstofatomen. In grafeen wijkt de binding af van de koolstofbindingen in driedimensionaal grafiet waar de lagen helemaal vlak zijn. . Dit kan grote gevolgen hebben voor de geleiding en misschien zelfs wel in belangrijke mate de elektrische weerstand bepalen. Hoewel vele vragen nog open staan, laten de resultaten wel het grote nut van de gedetailleerde en realistische simulaties van dit belangrijke materiaal zien.
Referentie: Het artikel ‘Intrinsic ripples in graphene’ is op 23 september gepubliceerd in Nature Materials. Auteurs zijn Annalisa Fasolino, Jan Los en Michael Katsnelson.
Anderen lazen ook
