grafeen

Door veel te experimenteren zijn scheikundigen van de Universiteit Utrecht er in geslaagd om elektrisch contact te maken met grafeendraden via één enkele chemische verbinding. Volgens scheikundige Ingmar Swart zijn nieuwe materialen met betere stroomgeleiding hard nodig, nu apparaten steeds geavanceerder worden.

Wat is grafeen nu eigenlijk?
Velen onder u zullen weleens gehoord hebben van grafeen. Maar wat is het nu precies? Grafeen is een tweedimensionaal netwerk van koolstofatomen in honingraatstructuur. Het materiaal is veelbelovend voor gebruik in toekomstige computers door zijn unieke elektrische eigenschappen. In de toekomst zullen computers gebaseerd zijn op grafeen. De grafeendraden die dan worden gebruikt zullen afmetingen hebben die smaller zijn dan tien nanometer. Een enkel atoom is 0,2 nanometer groot; een grafeendraad zal dan niet breder zijn dan een paar atomen. Tijdens het onderzoek is het dus van belang om een goede manier te vinden om elektrisch contact te maken met die draden.

Eén binding
In samenwerking met zijn team van de Universiteit Utrecht en onderzoekers van de Aalto Universiteit in Finland is Swart er in geslaagd om elektrisch contact te maken met een grafeendraad via één enkele chemische verbinding. Joost van der Lit, promovendus aan de Universiteit Utrecht legt uit waarom bijvoorbeeld solderen niet helpt: “Omdat de deeltjes zo klein zijn, kun je niet simpelweg een soldeerbout gebruiken om de draden elektrisch te verbinden. In plaats daarvan gebruiken wij chemische verbindingen”.

Het materiaal van de toekomst

Grafeen is het materiaal van de toekomst. Grafeen kan in de toekomst gebruikt worden om supercomputers, nieuwe touchscreens en zonnecellen te maken.

Zeer precies werkje
De onderzoekers gebruiken twee zeer speciale microscopen. Eén van deze microscopen meet de kracht tussen een zeer scherpe naald en de atomen van het grafeen. “Wanneer wij een voltage aanleggen tussen de naald en het oppervlak waarop de draden liggen, kan er een klein stroompje gaan lopen. Door dit stroompje te meten kunnen wij de elektrische eigenschappen van de draad bepalen. Door de naald vervolgens boven een bepaald atoom te positioneren en een korte spanningspuls te geven konden wij een chemische binding maken op een door ons te bepalen positie”, aldus Swart.

Toekomst
Door de goede samenwerking met het onderzoeksteam uit Finland kon Swart de invloed van de binding op de elektrische eigenschappen bepalen. Zo ontdekte Swart dat de chemische binding niet de unieke elektrische eigenschappen van de nanodraden beïnvloedt. Daarnaast bleek ook dat de draden door het maken van een binding veel minder sterk opwarmen tijdens het gebruik. “Apparaten worden in de toekomst steeds sneller en geavanceerder en de halfgeleiders die wij nu gebruiken houden dat niet lang meer bij. Nieuwe materialen met betere stroomgeleiding zijn daarom hard nodig”, aldus Swart.