Utrechtse wetenschappers strikken lintjes van grafeen

Aftasten

Het komt dus allemaal erg nauw bij grafeen: de breedte van een lintje bepaalt zijn geleidingseigenschappen. De kunst van dit onderzoek was om grafeenlintjes met verschillende breedtes aan elkaar te binden. Dat gebeurde op een oppervlak van goud, dat als een katalysator werkt.

De uitgangsstoffen voor de lintjes zijn kleine stukjes grafeen die bij binding een lint vormen. “We begonnen met verschillende stoffen, waardoor we lintjes met een verschillende breedte kregen. Bovendien ontstonden er ook overgangen, plekken waar een lintje plotseling iets breder of iets smaller wordt”, zegt Swart. “We kregen een mix van lintjes met verschillende overgangen, die volgens de theorie allemaal andere elektronische eigenschappen hebben. We hebben overigens nog geen echte controle over de soort lintjes die we willen maken.”

Met een zogenoemde atomic force- en scanning tunneling microscope konden de elektronische eigenschappen van de creaties getest worden. Hierbij wordt het grafeen met een extreem scherpe naald (slechts een atoom dik) afgetast om een beeld te vormen. Tegelijk levert een stroom door de naald informatie over de elektrische eigenschappen van het materiaal. “We hebben berekeningen laten doen door collega’s van de Technische Universiteit Delft en die bleken heel mooi overeen te komen met wat wij zagen”, zegt Swart. “Verschillende lintjes gedragen zich als een soort diode, ze laten de stroom vooral naar één kant door.”

“Wij gaan sowieso geen elektrische componenten maken”, vervolgt Swart. “Het fundamentele werk is voor ons, en we testen of het grafeen daadwerkelijk de voorspelde eigenschappen heeft. Vervolgens hopen we dat anderen ermee verder gaan. Er zijn overigens al wel successen te melden. Onderzoekers zijn er bijvoorbeeld al in geslaagd een transistor van grafeen te maken. Maar het is allemaal nog erg vroeg, vergeet niet dat dit nog een jong onderzoeksveld is.”

‘Wondermateriaal’

Zoek op internet op ‘grafeen’ en het lijkt het synoniem te zijn voor ‘wondermateriaal’ (ook NEMO Kennislink gebruikte die term regelmatig). De verwachtingen van grafeen zijn torenhoog: het zou leiden tot nieuwe elektronica, tot nieuwe batterijen, sensoren en het heeft toepassingen in materiaalonderzoek.

Lopen we niet wat hard van stapel? De eerste echte toepassing van grafeen moet zijn weg nog naar de markt vinden. Swart heeft zo zijn bedenkingen bij de term ‘wondermateriaal’. “Als je consequent roept dat iets fantastisch is, dan wordt dat het nieuwe ‘normaal’”, zegt hij. “Het heeft misschien te maken met het feit dat onderzoekers steeds harder roepen om hun onderzoek te financieren. Natuurlijk, grafeen heeft veel interessante eigenschappen en mogelijke toepassingen, maar het verricht vooralsnog geen wonderen.”