Wetenschappers onderzoeken alternatief voor silicium en grafeen

Het is onderzoekers gelukt om uit te vinden hoe een kristalrooster van louter elektronen op de bodem van een silicium kwantumput te plaatsen. De eerste resultaten beloven een 1700 keer grotere elektronenmobiliteit dan haalbaar in kristallijn silicium en 200 keer meer dan in grafeen.

Hoofdonderzoeker Sergey Kravchenko van de Northeastern University in de Verenigde Staten zegt op EETimes dat het werk nog ver afstaat van bruikbare toepassingen. Als onderzoekers inderdaad de verwachte vooruitgang zullen boeken naar aanleiding van deze publicatie, staat volgens hem de deur iets verder open voor toepassingen door de halfgeleiderindustrie.

De huidige zoektocht spitst zich toe op het vinden van het Wigner-kristal, voorspeld in 1934 door Eugene Wigner. Met deze nieuwe samples moet de vraag beantwoord kunnen worden of het Wigner-kristal te maken is of niet. "We hebben nu de technieken die ons in staat stellen om deze nieuwe aggregatietoestand waar te nemen. Als deze inderdaad bestaat als door Wigner voorspeld, dan is een van de belangrijkste kwesties in zogenaamde fysica van de gecondenseerde materie beantwoord", aldus Kravchenko.

Het onderzoeksteam hoopt dat als de resultaten bevestigd worden, de ultrahoge elektronenmobiliteit onderzoekers uit de halfgeleidersector zal aantrekken om uit te vogelen hoe het ook daadwerkelijk toe te passen is.

Kravchenko geeft aan dat we niet moeten vergeten dat er géén atomen in de ruimte van de put zitten, alleen elektronen. Het onderzoek heeft dus zogenaamd elektronen-'gas' opgeleverd, aangezien de elektronen normaal rond zouden dansen als moleculen in een ruimte. Onder de juiste omstandigheden kristalliseert elektronengas echter tot een kristalrooster met een elektronenmobiliteit van 2,4 miljoen cm²/Vs. Silicium heeft ter vergelijking een elektronenmobiliteit van 1400 cm²/Vs. Het elektronengas is tweedimensionaal, wat betekent dat de elektronen alleen in het vlak kunnen bewegen. Ze kunnen niet over elkaar heen in loodrecht op het vlak staande richting.

De onderzoekers bouwden de put op uit acht lagen van metaal- en siliciumverbindingen waarin de 15nm dunne kwantumput zat. De gate van aluminium bovenop de kwantumput had een drempelwaarde van vrijwel nul volt en de geleiding was zeer gevoelig voor temperatuur. De bedenkers hopen dat het anderen lukt hun bevindingen te reproduceren. De volledige publicatie is te vinden in Applied Physics Letters.

Wigner-kristal Bron: Wikipedia

Reacties (22)

[djexplo]

Voorlopig hebben wij hier nog niet zoveel aan:

refrigerator in a temperature range 0.05–1.2 K.

2.4miljoen cm2/Vs is niet extreem veel record is rond 30miljoen cm2/Vs
Zie ook wikipedia over 2d electron gas : http://en.wikipedia.org/wiki/2DEG

[jeroentje710]

Dus van silicium naar grafeen en daarna over naar een gekristalliseerd gas? Wat is de techniek toch een wonder

[Reactie gewijzigd door jeroentje710 op 23 juli 2024 19:02]

[Verwijderd]

Wat een wonder is, is dat grafeen (dat was toch een Nederlandse ontdekking of zo?) helemaal gehyped werd en zo veelbelovend was en iedereen hier struikelde over elkaars voeten in omarming van dit knappe staaltje materie beheersing....en nu gebeurt dat weer in hoopvolle verwachting, terwijl ik bij mijn weten nog geen grafeen product in huis heb om, uiteraard, via die technologie, mijn leven te veraangenamen op de weg naar de technotopie.

[FlyOn]

Grafeen is anders nog volop in ontwikkeling hoor, en er lijkt een heel nieuw wetenschapsveld van 2d matterialen te ontstaan die allemaal bijzondere eigenschappen hebben .. Ik snap je probleem niet helemaal.. Tuurlijk duurt het een tijdje voordat je echte toepassingen ervan ziet, maar echt op atoom niveau een materiaal opbouw beheersen doe je dan ook niet 'even'... En ja, de potentiële toepassingen zijn veel belovend, en ja mensen hier worden daar enthousiast van, duh, en terecht!

[Verwijderd]

Ik moet altijd denken aan die uitspraak van Henry Ford:

"If I had asked people what they wanted, they would have said faster horses.”
-- Henry Ford.

Had de man nu gelijk of geeft ie het probleem aan. Mede dankzij hem is de auto populair gemaakt. We zeggen vaak 'populair geworden'. Semantisch klopt dat niet denk ik. Dingen 'worden' niet populair, er zitten drijvende krachten achter. Zoals meneer Ford.

Mijn probleem is dat die toepassingen van grafeen er nog niet zijn. Dat het lang kan duren voordat die er komen is prima. Maar mijn probleem is de wetenschappelijke hordeloop Deze onderzoeksgroep rent al drie horden vooruit terwijl de grafeen groep nog struikelt over de eerste horde.

Waarom worden mensen enthousiast van dingen die zo ver in de toekomst liggen en over een paar jaar zelf al weer ingehaald worden door weer iets nieuws? De hoop dat we in de toekomst we gelukkig worden? Als dat zo is, waarom worden we dan nu niet gelukkig van wat we nu hebben? Dat hadden we toch 30 jaar geleden al gehoopt? Star Trek hypo-sprays, yay! Nu? Moh. 'Pads', yay! GSM, moh, liever een smart phone.

Auto's! Yay! Och, liever niet meer sturen. Kun je tenminste twitteren in de auto :-)

We zullen zien hoe grafeen onze wereld 'verbetert'. En wie er rijk van worden. Ik voorspel je, dat als er duidelijke grafeen producten op de markt komen, er al snel na de initiële hype onverschilligheid ontstaat.

Ja mijn graka heeft grafeen halfgeleiders. Moh.

[FlyOn]

hah, mooie response. Dat we geluk niet moeten zoeken de toekomst ben ik het helemaal mee eens. Sterker nog, ik merk meer en meer dat het belangrijk is om even helemaal afstand te nemen van alle technologie van tijd tot tijd om gelukkig te blijven. Toch wordt ik altijd enthousiast van het idee van buigbare doorzichtige zonnepanelen, supercapacitors, of kristalroosters van elektronen zoals hierboven. Met een kritische blik kijken en doelgericht blijven is natuurlijk hardstikke op z'n plek, maar af en toe vrij denken en dromen over de mogelijkheden van de toekomst moet net zo goed kunnen toch? Ik ben in ieder geval blij dat dit soort dingen gepost worden. Interessant om over te lezen!

[[Remmes]]

Russish geloof ik, niet Nederlands. Alhoewel ze hier wel een paar ontdekingen hebben gedaan wat je met grafeen kan doen geloof ik.

[robvanwijk]

Een geboren Rus, die het werk waar hij de Nobelprijs voor gekregen heeft (grotendeels, helemaal??) in Nederland heeft gedaan. Meer info: http://nl.wikipedia.org/wiki/Andre_Geim "Hij is [..] de enige die zowel een Nobelprijs als een Ig Nobelprijs heeft gewonnen."

[[Remmes]]

Ohh weer wat geleerd dan

[bento smit]

wij zijn volgens sommigen bezig met sisyphusarbeid betreffende traditionele lithografie voor microchips. Ook euv kan ons nog maar zolang redden. Als u elke dag een rots een heuvel op moest rollen en nooit de top haalde, dan zou u toch ook zoeken naar een goede takel, i.p.v. steeds sterkere armen kweken. Wij als mensheid hebben deze vooruitgang nodig en zijn wanhopig op zoek naar een goede takel (alternatieve materialen).

[RoffaboyS]

Nog toekomst muziek er gaan jaren voorbij tot men dit in het praktijk gebruiken.

[Aham brahmasmi]

Net als grafeen, waar dit een mogelijke vervanger moet zijn...

[Reactie gewijzigd door Aham brahmasmi op 23 juli 2024 19:02]

[22masz]

hennep!!!!!!! http://www.bbc.com/news/science-environment-28770876

[rmjacobs]

De eerste auto was ook niet meteen een Bugatti Veyron. Maar Etienne Lenoir, Benz en al die anderen hebben er wel knap voor gepionierd.

Knappe vinding van de University!

[Samoerai]

Misschien geloof je niet dat fundamenteel onderzoek ook zijn waarde heeft, maar je zult het wel moeten verdienen dat men investeert in je onderzoeken. Zo maar roepen dat je 10001 iedeën hebt zal je waarschijnlijk niet veel opleveren. Zo is ook niet alles een succes op bijv. kickstarter.

[Verwijderd]

Ik zie je punt en ben het met je eens. Ook wetenschappers zijn mensen en vinden zichzelf heel knap dat ze dit staaltje gepresteerd hebben en willen dat graag vol enthousiasme uitdragen. Daarbij manen ze mensen nog wel tot kalmte maar eigenlijk kicken ze natuurlijk gigantisch op de prestaties.

Ik gun ze dat best, maar ik vind dat kritiek op zijn plaats is. Terwijl zij bezig zijn met techniek die nog decennia gaat kosten voor ze er iets mee kunnen zorgen ze er ook voor dat andere meta-materialen ineens voorzichtiger bekeken worden. Allerlei investeerders zitten nu met uitpuilende ogen dit soort enthousiasmerende artikelen te lezen terwijl ze al bijna een half miljard hadden overgemaakt naar een tech-bedrijf met goede concrete plannen voor grafeen producten, zoals transistors.

Het idee dat dit 'fundamenteel onderzoek 'is is lachwekkend naïef. Het is het parade-argument van de technologist die blind en kritiekloos alles wat nieuw is en gaaf lijkt omarmt en blijkbaar daarind e Grote Hoop voor de Toekomst ziet.

En dan hebben we het over legitiem onderzoek, nog niet eens van dat min of meer pseudo-onderzoek naar weet-ik-veel, Zero-Point energie etc. Waarbij mensen dan al werkende prototypes hebben etc.

Ik denk dat dit soort artikelen ook vooral vulmiddel is. Meer content voor de website, meer lezers. Je moet de gelederen wel onrustig houden hé?

De wetenschap rommelt heel wat aan. Laat ze liever wat echte problemen in de wereld oplossen, met materialen die we nu hebben of kunnen uitrollen. Dingen die zorgen dat apparaten minder energie gebruiken bijvoorbeeld.

[DeBierVampier]

Gezien de grootte van het waarneembare universum is het juist heel frappant dat er geen (intelligent) leven elders is gevonden, of sporen daarvan. Er is zelfs een hele paradox naar vernoemd (Fermi paradox: http://en.wikipedia.org/wiki/Fermi_paradox). Een gigantische grap is het in ieder geval zeker niet.

Overigens wordt hier nergens om geld gevraagd en stellen de onderzoekers zelf ook:

De bedenkers hopen dat het anderen lukt hun bevindingen te reproduceren. De volledige publicatie is te vinden in Applied Physics Letters.

Een quote van een beroemd persoon:

The most exciting phrase to hear in science, the one that heralds new discoveries, is not “Eureka” but “That's funny...

[Reactie gewijzigd door DeBierVampier op 23 juli 2024 19:02]

[Verwijderd]

Mee eens. Wij denken antropocentrisch. Er zou best een onzichtbaar toestel nu de Aarde kunnen bestuderen en menen dat wij niet intelligent zijn volgens hun maatstaven in hoe wij met klimaat, natuur, milieu en elkaar omgaan.

En misschien dat ze daarom helemaal geen contact willen. Aan de andere kant betekent een Aards-wetenschappelijk idee als de Fermi paradox alleen maar dat dit een idee is dat uit menselijke vormen van denken en redeneren voortkomt. Dat hoeft inderdaad geen maatstaf te zijn voor logica of statistiek of redenatievermogen.

Een definitie van leven hebben we eigenlijk niet. We weten van onszelf niet waar ons bewustzijn zetelt. Ontologisch gezien weten we nog niet zo verdomd veel.

Over afstanden maak ik mee hoe dan ook geen zorgen. Ik denk dat dit een triviaal probleem is. Ik denk overigens dat we al lang bezocht zijn door buitenaards leven. Ik ga er van uit dat als er elders, waar dan ook, leven ontstond, intelligent werd, voor zover dat nodig is, technologie ontwikkelde, voor zover dat nodig is, dat leven onvermijdelijk ons vindt en bezocht. Het doet er niet toe of er 100.000 intelligente soorten zijn. De ene die de technologie verzint ons te bereiken, in voertuigen gemaakt van materie of in voertuigen gemaakt van geestelijke componenten, of van beide tegelijk, zal dat ook doen.

Van zodra wij dat zouden kunnen, zouden we alles op alles zetten om anderen te vinden. En als we ze vonden, zouden we geen contact maken, omdat ze daar niet klaar voor zijn en als ze dat wel zijn, dan hadden ze ons halverwege al bereikt.