Een internationaal team van onderzoekers onder aanvoering van Cory Dean van de Columbia University (New York, USA) heeft een techniek ontwikkeld om het elektrisch geleidingsvermogen van grafeen te manipuleren door het te comprimeren. Hiermee is de grafeentransistor een stapje dichterbij gekomen.

Geleider

Grafeen is de beste elektrische geleider die we kennen; het probleem is eigenlijk dat het een te goede geleider is ― er bestond tot nu toe geen effectieve manier om die geleiding te controleren. De onderzoekers zijn er echter in geslaagd grafeen een technisch relevante band gap te geven zonder de kwaliteit ervan aan te tasten.

Tweedimensionaal

Sinds de ontdekking meer dan 10 jaar geleden hebben de ongewone elektrische eigenschappen van grafeen, een tweedimensionaal materiaal dat bestaat uit koolstofatomen die in een zeshoekig patroon zijn gerangschikt, onder natuurkundigen voor opwinding gezorgd. Grafeen is het sterkste en tegelijk dunste materiaal dat momenteel bekend is. Bovendien is het een superieure geleider: de unieke rangschikking van de koolstofatomen stelt elektronen in staat om gemakkelijk en snel te bewegen met geringe verliezen.

Sandwich

Een heilige graal voor grafeenonderzoekers is alle goede eigenschappen van grafeen te behouden maar het ook een band gap te geven ― dus een elektrische aan/uit-schakelaar zoals in een transistor. Wanneer grafeen wordt gesandwiched tussen laagjes boron-nitride (BN, een isolator ter dikte van een enkel atoom), kan de elektronenstructuur van het grafeen zo worden veranderd dat een band gap ontstaat ― maar die is niet groot genoeg om grafeentransistoren bij kamertemperatuur mogelijk te maken.

Druk

De onderzoekers hebben nu echter ontdekt dat wanneer de lagen van de BN/grafeen-structuur worden gecomprimeerd, de grootte van deze band gap aanzienlijk toeneemt. Die is weliswaar nog steeds niet groot genoeg om een transistorwerking bij kamertemperatuur mogelijk te maken, maar dankzij dit fundamentele onderzoek komen eventuele praktische applicaties dichterbij.
 

(Video: Toekomstmakers / RTL XL.)