Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Elektronen met een energie van 10,9 elektronvolt brengen enkele en twee- en driedubbele laagjes grafeen in kaart.

Laagjes gestapeld grafeen kunnen werken als een spiegel voor bundels van elektronen. Dat ontdekten natuurkundigen Daniël Geelen en collega's, met een nieuw type elektronenmicroscoop. In het vakblad Physical Review Letters beschrijven ze het resultaat, dat zou kunnen leiden tot optische instrumenten voor elektronenbundels in plaats van licht.

eV-TEM, zo noemen Geelen en collega's de nieuwe techniek. Het is een variant op de elektronenmicroscoop, waarbij bundels van elektronen worden afgevuurd op het preparaat dat in beeld gebracht moet worden.

Langzame elektronen
Volgens de quantummechanica zijn elektronen net zo goed golven als zichtbaar licht, alleen met een veel kortere golflengte. Dus zijn met behulp van elektronen kleinere details in beeld te brengen dan met een lichtmicroscoop. Het nadeel is wel dat de elektronen een preparaat op den duur beschadigen.

Dat is een van de redenen dat Daniël Geelen, Johannes Jobst, Sense Jan van der Molen en Rudolf Tromp ‘langzame' elektronen gebruiken, met lage energieën van enkele elektronvolts (eV, vandaar de eV in ‘eV-TEM) in plaats van de gebruikelijke tien- of honderdduizenden elektronvolts.

Elektronen in beeld brengen
De groep beschikt sinds 2010 over een door Tromp bij IBM ontwikkelde LEEM (Low Energy Electron Microscope), die de terugkaatsende elektronen in beeld brengt. Geelen breidde de opstelling uit door ook de elektronen in beeld te brengen die door het preparaat heenschieten, de ‘transmissie'. Daarmee werd het apparaat ook een Transmissie Elektronen Microscoop (eV-TEM).

Elektronen in grafeen
Een van de eerste onderzochte materialen is grafeen, de tweedimensionale variant van koolstof in een kippengaas-achtig moleculair patroon van zeshoeken. De onderzoekers schoten de langzame elektronen af op enkele, dubbele en driedubbele laagjes grafeen, en brachten zo de transmissie in beeld.

‘Er is veel onderzoek geweest naar hoe elektronen zich gedragen binnenin grafeenlagen, maar nauwelijks naar hoe ze bewegen tussen verschillende lagen,' vertelt Sense Jan van der Molen.

Theorie getoetst
Een theoretisch model uit de jaren zeventig voorspelt dat langzame elektronen gemakkelijk door dunne lagen heenschieten, omdat ze nauwelijks interacties aangaan met de elektronen in die laagjes. Naarmate de energie en de snelheid van de elektronen wordt opgevoerd, nemen de interacties toe, waardoor er steeds minder elektronen door het preparaat heenkomen. Deze ‘universele curve' zou gelden ongeacht het materiaal.

Grafeen als spiegel
Maar de Leidse natuurkundigen zagen iets heel anders. Bij specifieke elektronenenergieën maten ze scherpe dalen in de transmissie, die overeenkwamen met pieken in de reflectie. ‘Voor elektronen met bepaalde energieën werkt het grafeen als een spiegel,' zegt Van der Molen.

In het artikel geven ze ook een verklaring: elektronen zijn golven, en voor bepaalde golflengtes versterken de gereflecteerde golven van de afzonderlijke grafeenlagen elkaar. Door deze ‘positieve interferentie' werken alle grafeenlaagjes samen als een spiegel.

Hetzelfde effect is te zien in de groene of paarse waas van een antispiegelingslaag op brillen en verrekijkers. Die bestaan ook uit laagjes, waarvan de reflecties positief interfereren voor groen of paars licht.

Dunne lagen minder voorspelbaar
Het golflengte-afhankelijke spiegelen geeft aan dat dunne lagen zich helemaal niet zo voorspelbaar en materiaal-onafhankelijk gedragen, zegt Johannes Jobst. ‘De resultaten zijn sterk afhankelijk van de elektronenstructuur van het materiaal, èn van de energie van de elektronen.'

Daarbij toont het onderzoek de mogelijkheid aan om gelaagd grafeen te gebruiken als spiegel voor elektronenbundels. ‘Het is misschien zelfs mogelijk om ze te gebruiken voor bundelsplitsers.'

Zulke bundelsplitsers, die een enkele invallende bundel splitsen in twee afzonderlijke bundels, zijn standaard en in veelvoudig gebruik in de lichtoptica, maar bestaan nog niet voor elektronen. Dunne grafeenlaagjes zouden in dit gemis kunnen voorzien. Maar eerst willen de onderzoekers andere materialen in beeld brengen. Van der Molen: ‘Door deze stap wordt fundamenteel nieuw onderzoek mogelijk; niet alleen aan gelaagde materialen, maar bijvoorbeeld ook aan gevoelige biomoleculen die in standaard elektronmicroscopen snel kapot gaan.'

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> Live webinar over 5G en IoT
> TU Delft onderzoekt nieuwe...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

De grote sprong?

De zin van goede specificaties en beschrijvingen

Cyber security en handhaving

Toon alle columns / opinies

Whitepaper

De rol van sensoren in IIoT
Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Advertorial

DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?
Omvormer, spanningsdeler, lineaire stabilisator - wat moet ik kiezen?
Lees verder

advertorial

De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

advertorial

Verwen jezelf met een GRATIS Fluke 
Je verdient iets extra's na een moeilijke periode.
Als je dit voorjaar een Fluke-instrument via een erkende distributeur koopt, ontvang je een gratis Fluke-instrument!
kijk snel op www.fluke.nl/freefluke

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Advertorials

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Vacatures

Siemens Nederlands N.V.
Lead Engineer Electrical 
Meer informatie

Bedrijf in beeld

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

AVE Added Value Electronics

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Corona-crisis

Ondernemersinformatie over de Corona-crisis
Speciaal voor ondernemers, bedrijven en zzp'ers is er specifieke informatie omtrent de Corona-crisis te vinden (over o.a. de verschillende pakketten aan noodmaatregelen die het kabinet getroffen heeft).
Websites met meer informatie: 

• Rijksoverheid
• FHI
• Brainport Eindhoven
• Kamer van Koophandel
• Coronavirus en internationaal ondernemen
• Belastingdienst
• mkb
• kvk
• vng
• vno-ncw
• Rijksdienst voor Ondernemend Nederland
• FEDA
• Koninklijke Metaalunie

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.