‘Wilde elektronen’ in grafeen getemd

Als elektronen door grafeen worden gestuurd, dan volgen ze een rechte baan en hun hoge snelheid verandert niet. Als ze een barrière tegenkomen dan gaan ze toch rechtdoor.

De onderzoekers brachten echter een elektrische spanning aan tussen het grafeen en de probe van een Scanning Tunneling Microscopy (STM) – waarvan de punt slechts een atoom groot is – en creëerden zo een krachtveld. Dit houdt de elektronen in het grafeen vast of buigt hun baan af, op dezelfde manier als een lens een lichtstraal afbuigt. De elektronen kunnen worden vastgehouden en weer worden vrijgelaten door het wijzigen van de spanning waardoor een efficiënt aan/uit-schakelmechanisme ontstaat.

"Hiermee tonen we aan dat we op een elektrische manier de elektronenstroom in grafeen kunnen sturen", zegt één van de onderzoekers Eva Y. Andrei. "In het verleden was dit niet mogelijk waardoor men dacht dat het geen geschikt materiaal zou zijn voor het schakelgedrag van transistoren".

Nanotransistoren

De nieuwe methode opent de deuren voor toepassingen met zeer snelle elektronenoverdracht met weinig energieverlies. Grafeen kan worden gebruikt voor elektronische componenten als zeer snelle versterkers, supercondensatoren en draad met zeer lage weerstand. Volgens Andrei is het materiaal nu ook geschikt voor nanotransistoren.

Het onderzoek ‘Tuning a circular p-n junction in graphene from quantum confinement to optical guiding ‘ is online gepubliceerd in Nature Nanotechnology.

De volgende stap is opschalen door nanodraden over het grafeen te leggen en daar spanning op te zetten om de elektronen te kunnen manipuleren.