Radboud Universiteit Nijmegen
Onbestaanbaar geacht molecuul toch gemaakt
Grafeen is een kristal van het dunst mogelijke laagje koolstof:
slechts één atoom dik. Het materiaal werd in 2004 ontdekt en bezit
allerlei verbazingwekkende eigenschappen. Tot nu toe ging het echter
steeds om een `potloodstreepje' op een ondergrond. Voor het eerst is
het onderzoekers gelukt dit dunste kristal ook in vrije staat te
creëren. Nature publiceert de ontdekking op 1 maart.
Sinds de ontdekking van de nieuwe klasse materialen van laagjes van
slechts een atoom dik is het een van de spannendste onderwerpen in de
fysica geworden. Met name grafeen krijgt veel aandacht omdat het
geschikt blijkt voor onderzoek naar allerlei kwamtumfysische
eigenschappen. De ene toppublicatie volgt de andere op. 16 maart
bracht Science nog het Nijmeegse-Californische nieuws dat het quantum
Hall-effect in grafeen ook bij kamertemperatuur te meten is.
Grafeen wordt gemaakt door een koolstofkristal op een plaatje silicium
af te pellen tot er slechts een atoomlaagje over was. Tot nu toe was
het sterk de vraag of het kippengaasachtige koolstofkristal dat dan
overbleef ook zonder ondergrond kon bestaan. De verwachting was dat er
te grote spanningen in het laagje zouden ontstaan om het in stand te
kunnen houden. Toch is het nu gelukt om een vrij grafeenkristal te
maken.
Experimenteel natuurkundigen onder leiding van dr Jannik Meyer (MPI
Stuttgart) en professor Andre Geim (Manchester) in samenwerking met
theoreticus prof. Mikhail Katsnelson van het Institute for Molecules
and Materials van de Radboud Universiteit Nijmegen gebruikten een
techniek die ook wordt gebruikt in de microchipfabricage. Het team
plaatste een gouden houdertje boven een grafeenblaadje op een
siliciumondergrond. Deze werd vervolgens met behulp van zuren
opgelost. Het grafeen bleef vrij hangen aan het goud.
Grafeenmolecuul op goudraster
Grafeenmolecuul op goudraster
Het grafeenmembraan is het dunst mogelijke materiaal en blijft
opmerkelijk goed in tact. De onderzoekers vonden ook een verklaring
voor de stabiliteit van het een-atoomdikke laagje: het is niet
volkomen plat maar het golft licht. Daarmee is de bewering uit de
leerboeken ontkracht dat een tweedimendionaal kristal niet kan
bestaan. De onderzoekers voorspellen dat alle twee-dimensionale
kristallen spontaan zullen buigen en plooien.
De onderzoekers denken dat membranen zoals deze in de toekomst als
gasfilter kunnen worden gebruikt, of voor miniatuur elektrische
schakelingen. Nu al is het geschikt om als onzichtbare ondersteuning
te dienen om complexe, bioactieve moleculen te bekijken in de
electronenmicroscoop. "We laten nu zien dat het in principe kan, "
zeggen de onderzoekers. "Het is nu niet moeilijk meer om echte
toepassingen te gaan maken. De uitdaging is nu om atoomgaas goedkoop
en op grote schaal te gaan produceren."
[shariff url="http://opennieuwsbank.nl/bericht/2007/03/01/E052-radboud-universiteit-nijmegen-.html" title="Radboud Universiteit Nijmegen "]