17 feb. 1999
2 minuten
Een onderzoeksteam onder leiding van FOM-programmaleider prof.dr. Daniel Vanmaekelbergh heeft ontdekt hoe een nieuw materiaal met aantrekkelijke elektronische eigenschappen gevormd wordt. Het is mogelijk om de eigenschappen tijdens het vormingsproces te sturen. Het nieuwe materiaal combineert de variabele eigenschappen van halfgeleider nanokristallen met de bijzondere effecten die plaatsvinden in materialen met een honingraatstructuur, zoals grafeen. Mogelijke toepassingen zijn ultrasnelle elektronica en gebruik in een quantumcomputer.
In een publicatie in Science beschrijven de onderzoekers hun uitvoerige experimentele studie van het nieuwe materiaal. "Door een uitzonderlijk brede combinatie van analysetechnieken, kennen we nu de structuur op zowel de atomaire als de nanometerschaal", licht FOM-promovendus Mark Boneschanscher toe. Op basis hiervan konden de onderzoekers vervolgens het mechanisme afleiden waardoor de nanokristallen de honingraatstructuur vormen. "Hierdoor kunnen we de vorming van het nieuwe materiaal sturen, zodat we precies de gewenste eigenschappen krijgen."
Kunstmatige atomen
Nanokristallen kunnen worden gezien als kunstmatige atomen. Onderzoekers kunnen met de grootte, compositie en vorm van het nanokristal variëren. Een logische volgende stap in de zoektocht naar nieuwe materialen is het aan elkaar koppelen van deze kunstmatige atomen tot een superstructuur. Het onderzoeksteam deed dit door nanokristallen aaneen te hechten tot een honingraatstructuur.
Ultrasnelle elektronen
De keuze voor een honingraatstructuur was niet willekeurig. Grafeen, een enkele laag koolstofatomen in een honingraatstructuur, staat de afgelopen jaren zeer in de belangstelling omdat het veelbelovend is voor nieuwe ultrasnelle elektronica. De honingraatstructuur zorgt er namelijk voor dat elektronen met een snelheid van meer dan een miljoen kilometer per uur door het materiaal heen schieten. Een nadeel van grafeen is echter dat het geen halfgeleider is, maar meer lijkt op een metaal. Hierdoor is het niet ideaal voor het schakelen in elektronische circuits of voor opto-elektronische toepassingen, zoals in beeldschermen en leds.
Beste van twee werelden
"De halfgeleider-nanokristallen in een honingraatstructuur combineren dus het beste van twee werelden", besluit Boneschanscher. Hij promoveert woensdag 4 juni op onder meer dit onderzoek.
De in Science gepubliceerde studie is een samenwerking tussen onderzoekers van de Universiteit Utrecht, de Technische Universiteit Delft, en natuurkundigen in Grenoble en Antwerpen.
Long-Range Orientation and Atomic Attachment of Nanocrystals in 2D Honeycomb Superlattices, M.P. Boneschanscher, W.H. Evers, J.J. Geuchies, T. Altantzis, B. Goris, F.T. Rabouw, S.A.P. van Rossum, H.S.J. van der Zant, L.D.A. Siebbeles, G. Van Tendeloo, I. Swart, J. Hilhorst, A.V. Petukhov, S. Bals, and D. Vanmaekelbergh, Science, 29 mei 2014
Anderen lazen ook
