De Nobelprijswinnende wetenschappers professor Andre Geim en professor Kostya Novoselov hebben een enorme stap voorwaarts gezet in het bestuderen van het wondermateriaal grafeen en het onthullen van zijn opwindende elektronische eigenschappen voor toekomstige elektronische toepassingen.

Schrijven in het journaal Wetenschap , de academici, die in 2004 het dunste materiaal ter wereld ontdekte aan de Universiteit van Manchester, hebben meer onthuld over de elektronische eigenschappen van zijn iets dikkere neef - dubbellaags grafeen.

De onderzoekers, van de universiteiten van Manchester, Lancaster (VK), Nijmegen (Nederland) en Moskou (Rusland), hebben in detail het effect van interacties tussen elektronen op de elektronische eigenschappen van dubbellaags grafeen bestudeerd.

Ze gebruikten extreem hoogwaardige dubbellaagse grafeen-apparaten die worden voorbereid door vellen van het materiaal in vacuüm op te hangen. Op deze manier konden de meeste ongewenste verstrooiingsmechanismen voor elektronen in grafeen worden geëlimineerd, waardoor het effect van elektron-elektron interactie wordt versterkt.

Dit laatste zou kunnen worden gezien als sterke veranderingen in het lage-energetische elektronische spectrum - het wordt sterk anisotroop, of richtingsafhankelijk. Dit is het eerste effect in zijn soort waarbij de interacties tussen elektronen in grafeen duidelijk te zien zijn.

De reden voor zulke unieke elektronische eigenschappen is dat quasideeltjes (elektronen en gaten, die elektrische stroom voeren) in dit materiaal zijn heel anders dan die in andere metalen. Ze bezitten chirale symmetrie (een symmetrie tussen elektronen en gaten) van het soort dat bestaat tussen deeltjes en antideeltjes in de hoge-energiefysica.

Vanwege dergelijke eigenschappen worden op grafeen gebaseerde materialen soms 'CERN op een bureau' genoemd - verwijzend naar de Large Hadron Collider in Zwitserland. Dit is slechts een van de redenen waarom de elektronische eigenschappen bijzonder opwindend zijn en vaak voor verrassingen zorgen.

Het baanbrekende werk van professor Geim en professor Novoselov leverde hen in 2010 de Nobelprijs voor de natuurkunde op voor "baanbrekende experimenten met betrekking tot het tweedimensionale materiaal grafeen".

Het paar, die al meer dan een decennium samenwerken sinds professor Novoselov de PHD-student van professor Geim was, wijdden vroeger elke vrijdagavond aan 'out of the box'-experimenten die niet direct verband hielden met hun belangrijkste onderzoeksthema's.

een vrijdag, ze gebruikten plakband om lagen koolstof van een stuk grafiet af te pellen, en bleven over met een enkel atoom dik, tweedimensionale film van koolstof - grafeen.

Grafeen is een nieuw tweedimensionaal materiaal dat kan worden gezien als een monolaag van koolstofatomen die in een hexagonaal rooster zijn gerangschikt. Wanneer twee lagen grafeen op een bepaalde manier aan elkaar worden gehecht, ze vormen dubbellaags grafeen - een zeer interessant en ongebruikelijk materiaal op zich.

Zowel grafeen als dubbellaags grafeen heeft een aantal unieke eigenschappen, zoals extreem hoge elektronen- en thermische geleidbaarheid als gevolg van zeer hoge snelheden van elektronen en hoge kwaliteit van de kristallen, evenals mechanische sterkte.

Professor Novoselov zei:"De technologie van de productie van grafeen rijpt met de dag, die een onmiddellijke impact heeft op zowel het soort opwindende natuurkunde dat we in dit materiaal vinden, en over de haalbaarheid en het scala aan mogelijke toepassingen." Professor Geim voegde toe:"Hoge kwaliteit dubbellaags grafeen is zeker een opwindend materiaal op zich, en het heeft zeker zijn eigen niche in toepassingen."