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

> Steef Blok, directeur TU/e...
> Energy Storage event op 13...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Rotmaatregel

Techniek, transparantie en de wereldproblematiek

Speelgoed of speelslecht?

Toon alle columns / opinies

Advertorial

De in de auto-industrie gebruikte KEMET-smoorspoelen uit de SC-serie werken zelfs bij hoge temperaturen   
Meer en meer fabrikanten in de automobielsector besluiten om een verscheidenheid aan hoogspanningsapparatuur te gebruiken om het rijcomfort en het algemene voertuiggebruik te verbeteren. Dit gaat echter gepaard met een stijgende vraag naar extra elektriciteit. De oplossing voor dit probleem is niet om nieuwe energiebronnen toe te voegen (dit verhoogt het gewicht en de grootte van het voertuig), maar om effectiever gebruik te maken van de energiebronnen die we reeds gebruiken. Lees verder .    

Advertorial

Geef uw werkzaamheden een professionele uitstraling     
Met de Brother P-touch labelprinters maakt u snel en eenvoudig onverwoestbare en slijtvaste labels, waarmee u elke klus verantwoord en professioneel kunt afwerken. De gelamineerde labels zijn verkrijgbaar in diverse kleuren en maten en bij uitstek geschikt voor het markeren van installaties, leidingen, buizen, bedrading en zelfs uw gereedschap.

Nu verkrijgbaar met 33% korting: bekijk de actie

Bedrijf in beeld

Bent u vodoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

DELO Industrial Adhesives

AVE Added Value Electronics

Vacatures

Hiflex Automatiseringstechniek B.V.
Voor de technische afdeling zijn wij op zoek naar een:
Technicus Industriële Automatisering
(Minimaal MBO niveau)
Wij bieden een zeer afwisselende baan in een dynamische technische omgeving zowel bij onze klanten als intern in Ridderkerk.
Wat vinden wij een pré?
• In het bezit van het certificaat B-VCA,
• Affiniteit met aandrijftechniek- en industriële automatisering.
Nieuwsgierig en wil je meer weten? Klik hier .

TOP-electronics
Field Sales Engineer - B2B
TOP-electronics zoekt een collega die verantwoordelijk is voor het verder uitbouwen van onder andere de productgroepen Wireless & IoT en Displays and Embedded Computing. Beschik je over technische kennis en verkoop-ervaring in B2B en ben je gedreven om de snel opvolgende nieuwe technologieën eigen te maken, lees dan verder en mail ons.

Lezersaanbieding

Met de MPLAB PICkit 4 in-circuit debugger van Microchip kunt u bij PIC® en dsPIC® flash microcontrollers snel en gemakkelijk programmeren en fouten opsporen door gebruik te maken van de krachtige grafische gebruikersinterface van de MPLAB X geïntegreerde ontwikkelomgeving (IDE).

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.

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.