Pieter Edelman
5 October 2009

Grafeen blijkt zich als halfgeleider te kunnen gedragen en zijn driedimensionale variant grafiet als permanente magneet. Die twee ontdekkingen publiceert Mikhail Katsnelson van de Radboud Universiteit Nijmegen een week na elkaar in Nature Physics.

Grafeen is een zeer goede elektrische geleider, maar heeft normaal gesproken geen bandgap. Dat staat het gebruik als halfgeleider in de weg. Er zijn wel methodes om een bandgap te introduceren, zoals een sterk magneetveld. Deze zijn echter niet praktisch toepasbaar.

Katsnelson ontdekte samen met onder meer Andre Geim dat een bandgap ook te introduceren is door het grafeen simpelweg op te rekken. Grafeen is zo‘n twintig procent uitrekbaar zonder dat er onzuiverheden ontstaan. De structuur verandert echter wel en daarmee de elektronische eigenschappen. Om het halfgeleidergedrag te krijgen, moeten de krachten langs de hoofdrichtingen van het hexagonale kristalrooster gericht zijn. Volgens de researchers is de bandgap groot genoeg voor praktische transistortoepassingen.

Dat grafiet zich bij kamertemperatuur ferromagnetisch kan gedragen, was al bekend. Onderzoekers vermoedden echter dat dit kwam door bijvoorbeeld verontreinigingen en niet door de eigenschappen van het materiaal zelf. Het tegenovergestelde blijkt waar, schrijven Katsnelson en collega‘s van de TU Eindhoven. Het grafiet bestaat uit kleine gebieden van geordende koolstofatomen, die worden omzoomd door ongeveer twee nanometer brede strips van roosterfouten. In deze strips gedragen de elektronen zich op vergelijkbare manier als in ijzer en kobalt, ferromagnetische materialen. De strips in de verschillende lagen grafiet zijn magnetisch met elkaar gekoppeld, waardoor het hele stuk grafiet zich als een permanente magneet kan gedragen. De researchers denken dat hun ontdekking toepassing kan vinden in spintronica en biosensoren.

 advertorial 

The waves of Agile

Derk-Jan de Grood has created a rich source of knowledge for Agile coaches and leaders. With practical tips to create a learning organization that delivers quality solutions with business value. Order The waves of Agile here.