Met wat sjorren is plat koolstof opeens net silicium

Een groep van Nijmeegse en Amerikaanse fysici heeft aangetoond dat het tweedimensionaal koolstof, beter bekend als grafeen, een prima halfleider wordt als het fysiek wordt opgerekt. Dat melden ze deze week in Nature Physics.

Van onze verslaggever en Martijn van Calmthout

De vinding opent perspectieven voor de toepassing van grafeen in microelektronica, schrijven de onderzoekers in het blad. Tot nog toe leek grafeen daarvoor hooguit als matige geleider interessant, terwijl toepassing in bijvoorbeeld transistoren ideaal zou zijn, omdat het in zeer kleine schakelingen te gebruiken zou zijn.

Experimenten met grafeen in New York en Stanford bevestigen nu de theoretische voorspelling van de Nijmeegse theoreticus Mikhail Katsnelson van twee jaar geleden dat de elektrische eigenschappen van het vlakke koolstof veranderen als er aan wordt getrokken.

Katsnelson berekende dat de stroomgeleiding van grafeen verandert als de afstanden tussen de koolstofatomen in het vlakke molecuul langer worden gemaakt. Daardoor ontstaat een zogeheten bandgap, een voor elektronen verboden gebied zoals dat van nature ook in halfgeleiders als silicium bestaat.

Elektronen kunnen door externe spanningen over dat verboden gebied worden getild naar een toestand waarin ze aan de geleding bijdragen. Transistoren en bijvoorbeeld ook zonnecellen maken gebruik van zulke bandgaps.

In normaal grafeen is wel een bandgap aanwezig, maar die is zo smal dat elektronen er van nature al overheen springen. Grafeen is op microschaal flexibel en laat zich bijna twintig procent uitrekken zonder te scheuren.

De vinding van gestresst grafeen draagt opnieuw bij tot de grote opwinding die in de natuurkunde bestaat over de vlakke variant van koolstof. Die werd vier jaar geleden ontdekt door de Russisch-Britse fysicus Andrie Geim in Manchester, die eerder als postdoc ook in Nijmegen werkte. Geim staat hoog op de lijstjes van kandidaten voor een Nobelprijs voor natuurkunde, die komende dinsdag in Stockholm bekend zal worden gemaakt.

null Beeld

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2023 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden