Boeken

Monday, October 26, 2009

Geniaal kippengaas


Grafeen zou kunnen zorgen voor een ware elektronicarevolutie. Maar dan moeten we het materiaal wel eerst temmen.

Dit is een voorproefje van een artikel dat zal verschijnen in het komende nummer van KIJK.

Teken met potlood wat op papier en er is een kans dat je, zonder het te weten en zonder het te zien, een uniek flintertje materiaal hebt afgeschraapt: grafeen. Het is het eerste bekende materiaal van slechts één atoom dik en daarmee het dunste materiaal ter wereld. En het blijkt verrassingen te herbergen voor materiaalkundigen, fysici, chemici en de industrie.
Het al eeuwen bekende materiaal grafiet, waarvan de potloodpunt is gemaakt, is eigenlijk een opeenstapeling van een heleboel plakjes grafeen die vrij losjes aan elkaar zitten. Juist omdat die plakjes zo gemakkelijk loslaten, kun je zo goed tekenen met een potlood. Meestal schraap je een heleboel plakjes tegelijk eraf, maar heel soms slechts een enkel plakje, en dan heb je grafeen.

Decennialang dachten natuurkundigen dat grafeen niet kon bestaan. Om de eigenschappen van grafiet beter te begrijpen, had de Canadees Philip Wallace in 1947 als eerste berekeningen uitgevoerd op basis van een éénatomig laagje. Het werd beschouwd als een theoretische vingeroefening: leuk om over na te denken, maar onrealistisch. Een grafietlaagje van één atoom dik zou immers zeker instabiel zijn: het zou ofwel uiteen vallen, oprollen of meteen chemisch reageren.

Als grafeen in grafiet zit, kun je het er dan niet heel voorzichtig vanaf schrapen, ook al blijft het maar heel even bestaan? De Amerikaan Philip Kim vond het de moeite waard om een poging te wagen. Begin 21e eeuw probeerde hij met dure hightech-apparatuur steeds dunnere laagjes van het potloodmateriaal af te schrappen. Met veel moeite kwam hij tot een soort pannenkoek van dertig grafeenlaagjes. Een hele prestatie, maar nog ver van grafeen. De doorbraak kwam in 2004. En niet dankzij dure apparatuur, maar dankzij een simpel stukje plakband.

Het volledige artikel vind je in KIJK november 2009. Dit nummer ligt vanaf eind oktober in de winkel.