In ‘draden’ van grafeen kunnen essentiële elektronische componenten (zoals diodes) met atomaire precisie worden ingebouwd. Dit resulteert in een werkende elektronische schakeling met supersnelle geleiding. Scheikundigen van de Universiteit Utrecht hebben dit, in samenwerking met onderzoekers van de TU delft en de Universiteit van Aalto (Finland), aangetoond.

Vanwege de vele aantrekkelijke eigenschappen van het ‘wondermateriaal’ grafeen wordt alom naarstig gezocht naar manieren om het ook in de praktijk te kunnen toepassen. Het probleem daarbij is dat grafeen zelf niet ‘van huis uit’ over eigenschappen bezit waarmee het elektrisch kan schakelen (bijvoorbeeld tussen aan en uit). En juist voor dit probleem hebben de onderzoekers een oplossing gevonden.

Het uitgangspunt wordt gevormd door zogenaamde nanolinten (nanodraden) van grafeen. Het was al bekend dat de elektronische eigenschappen afhangen van de atomaire breedte van dat lint. Met een breedte van vijf atomen is het een gewone (zij het extreem goede) geleider. Met twee atomen erbij verandert het lint echter in een halfgeleider.

Het is de onderzoekers gelukt draden met een breedte van 5 atomen naadloos te integreren met een lint van 7 atomen breed, resulterend in een metaal/halfgeleiderovergang — een diode dus. De elektronische grafeenstructuren worden vervaardigd met behulp van een chemische reactie: het verdampen van de uitgangsstoffen en die weer te laten neerslaan op een goudkristal. Deze chemische ‘route’ garandeert dat de structuur op atomair niveau exact goed is.

 


Door verdampen en neerslaan wordt de gewenste structuur gevormd (afbeelding: P.H. Jacobse e.a., Universiteit Utrecht).

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.