Lorentz Center - PERSBERICHT
  Current Workshop  |   Overview   Back  |   Print   |   Home   |   Search   |     

    PERSBERICHT

ELEKTRONEN DIE LIJKEN OP LICHT

Vaste-stof-fysici en hoge-energie-fysici komen van 5 tot 9 februari bijeen in het Lorentz Center (Leiden) in een workshop over grafeen, een materiaal dat de afgelopen twee jaar voor veel verrassingen heeft gezorgd. In een uiterst dun laagje grafeen blijken elektronen zich te gedragen als licht.

Grafeen is een dun laagje koolstof, niet dikker dan één atoomlaag. De koolstofatomen rangschikken zich in een honingraatvorm, het heeft dus de structuur van kippengaas. Grafeen is een nieuw verschijningsvorm van koolstof, naast diamant, grafiet, en koolstof nanobuisjes.

Theoretici hadden zich wel gerealiseerd dat grafeen een bijzonder materiaal zou zijn, maar het wat nooit gelukt om het grafeen in het laboratorium te maken. Er is kostbare apparatuur nodig om zo.n dun laagje te fabriceren. Onderzoekers waren ook niet erg gemotiveerd om dat te proberen. Mechanische berekeningen hadden namelijk laten zien dat zo.n flinterdun membraan niet stabiel is. Het zou meteen uit elkaar vallen als je het maakt.

In 2004 probeerde André Geim (University of Manchester) het toch, maar zonder kostbare apparatuur. Met een plakbandje trok hij dunne laagjes van een staaf grafiet af. Onder de microscoop bleken er schilfertjes tussen te zitten die maar één atoom dik zijn.

Daarop volgden veel experimenten. Elektronen blijken een bijzonder hoge snelheid te hebben in grafeen, precies 1/300 van de lichtsnelheid. Deeltjes met dat soort snelheden konden tot nu toe alleen bestudeerd worden in een omvangrijke deeltjesversneller.

De snelheid van elektronen in grafeen is constant en ook dat is bijzonder. Normaal worden elektronen versneld en afgeremd in een geleider, dat gebeurt niet in grafeen. Elektronen zijn niet te stoppen en gaan dwars door barriès heen. Ze hebben daarbij vrijwel geen last van onzuiverheden. Daarom kan grafeen interessant zijn voor toepassingen in de elektronica.

Dat gedrag van elektronen doet denken aan dat van licht. Ook licht kun je niet versnellen of afremmen, zolang het door hetzelfde materiaal heen blijft gaan. Grafeen-elektronen voldoen ook aan dezelfde rekenregels als de fotonen die het licht vormen. Fysici maken voor die rekenregels gebruik van de Dirac-vergelijking, die relativistische deeltjes beschrijft, deeltjes die met de lichtsnelheid bewegen, zoals fotonen.

Het verrassende was ook dat die dunne membranen niet uit elkaar vielen, toen er experimenten werden gedaan. Voorspellingen dat grafeen instabiel zou zijn, klopten dus niet. Nog steeds begrijpt niemand waarom grafeen wel stabiel is.

Er waren meer verrassingen. Door de hoge snelheid van de elektronen geleidt grafeen elektrische stroom erg goed, zelfs wanneer het aantal elektronen in het materiaal zeer gering is. Bekende verschijnselen uit de quantummechanica, zoals het quantum-Hall effect, manifesteren zich daardoor op een ongebruikelijke manier.

Daarnaast is grafeen interessant voor toepassingen in de elektronica. De elektronen in grafeen zijn snel. De hoge snelheid van de elektronen kan gebruikt worden om supersnelle transistoren en ander elektronische schakelingen te bouwen. Dat elektronen weinig last hebben van onzuiverheden, maakt de productie van zulke transistoren eenvoudiger.

Tijdens de workshop in Leiden is er veel aandacht voor het maken van de materialen, het theoretisch inzicht in de verschijnselen die optreden en het doen van experimenten. Zo proberen de aanwezigen gezamenlijk meer grip te krijgen op de de grafeen-elektronen.

Enkele sprekers:
André Geim (University of Manchester, UK) is de experimentator die twee jaar geleden als eerste grafeen wist te maken. Mikhail Katsnelson (Radboud University Nijmegen) raakte al snel theoretisch betrokken bij de verschijnselen
Alberto Morpurgo (TU Delft) onderzoekt toepassingen van grafeen in nano-elektronica.
Jeroen van den Brink (Universiteit Leiden) onderzoekt waarom dit materiaal toch stabiel kan zijn en het algemene theoretische begrip van de verschijnselen in grafeen.

De aankondiging en organisatorische details staan op: http://www.lc.leidenuniv.nl/lc/web/2007/240/info.php3?wsid=240

De workshop "Graphene" wordt van 5 tot 9 februari 2007 gehouden in het Lorentz Centrum in Leiden. Geïnteresseerden kunnen de lezingen kosteloos bijwonen. Inlichtingen en inschrijving: Yolande van der Deijl, mailto:deijl@lorentzcenter.nl, Tel: 071 5275431. Zie ook http://www.lorentzcenter.nl

Over het Lorentz Center:
In de workshops van het Lorentz Center komen vooraanstaande wetenschappers uit binnen- en buitenland samen om gezamenlijke te werken aan actuele wetenschappelijke problemen. Informele discussie en interactie staan centraal in de workshops. Deze intensieve kennisuitwisseling levert vaak in korte tijd een grote vooruitgang op.