Grafeen blijkt inzetbaar als nanoantenne

Onderzoek van het Amerikaanse Oak Ridge-lab heeft een mogelijk nieuw toepassingsgebied van grafeen opgeleverd. Verontreinigingen in het materiaal zouden grafeen een functie als antenne voor optische signalen kunnen geven.

Waar puur grafeen bestaat uit een raamwerk van koolstofatomen die een 'tweedimensionale kippengaasstructuur' vormen, zijn het vaak verontreinigingen die de interessantste eigenschappen van grafeen opleveren. Zo zorgen metaalatomen voor elektrische geleiding in grafeen, wat het materiaal geschikt maakt als halfgeleider. Onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory in de Verenigde Staten gebruikten siliciumatomen als verontreinigend element. Het grafeen bleek daardoor als antenne te kunnen worden ingezet.

Het silicium versterkt de plasmonische respons in het grafeen, waardoor invallend licht werd geconverteerd naar een elektrisch signaal. Het elektrische signaal kan worden getransporteerd en via dezelfde siliciumverontreiningen worden teruggeconverteerd naar een optisch signaal. Om het verschijnsel waar te nemen maakten de onderzoekers gebruik van elektronenmicroscopie.

Plasmonen zijn al langer bekend en oppervlakteplasmonen worden vaker gebruikt in optica zoals lasers en sensors. Dergelijke structuren werden echter niet gerealiseerd met afmetingen beneden enkele nanometers, maar uit het onderzoek in Oak Ridge blijkt een enkel atoom al voldoende om plasmonische effecten te bereiken. De techniek zou in de toekomst toepassing kunnen vinden in optische communicatie.