Nederlandse onderzoekers hebben als eerste de ligging en aard van grafeenatomen in kaart gebracht. Met een zeldzame tastmicroscoop tastten zij de dunne laag atoom voor atoom af alsof zij een elpee lazen.

Apple, Samsung en andere elektronicaontwikkelaars staan vast te trappelen om grafeen in hun smartphones en tablets te verwerken. Dit slechts een atoom dikke nanomateriaal is wat je noemt een super-halfgeleider, die informatie met een vijfde van de lichtsnelheid kan doorgeven. Er is alleen een probleempje: de structuur van grafeen is zo minuscuul dat hij ontzettend lastig is te bestuderen.

Toch is het onderzoekers aan de Universiteit Utrecht het gelukt om samen met hun Finse collega’s van de Aalto University de afzonderlijke atomen in grafeen gedetailleerd in kaart te brengen. Zij gebruikten hiervoor een uiterst gevoelige en uitgebreide versie van een ‘gewone’ tastmicroscoop, waarvan er slechts drie (!) op de hele wereld bestaan.

Snellere elektronica

Onder deze microscoop kunnen in een vacuüm flinterdunne velletjes grafeen worden afgesneden en bestudeerd. Als bij een elpee tast de microscoop dan met een naaldpunt van een enkele atoom dik het grafeenoppervlak atoom voor atoom af. Hierbij legt hij niet alleen de structuur vast, maar meet hij gelijk de elektrische toestand van de koolstofatomen.

Uit het onderzoek bleek dat een velletje grafeen van slechts 240 koolstofatomen nog uitstekend geleidt. Dit belooft niet alleen snellere, maar ook compactere elektronica. Verder onderzoek moet uitwijzen hoeveel atomen er minimaal nodig zijn om elektronen nog steeds supersnel te geleiden. Momenteel onderzoeken de wetenschappers onder leiding van Daniël Vanmaekelbergh of deze rol is weggelegd voor grafeenlinten met een breedte van zes atomen.

Bronnen: Physical Review Letters (preprint op ArXiv.org), Universiteit Utrecht

Beeld: Universiteit Utrecht