Boeken

Saturday, June 25, 2016

Bouwstenen voor toekomstige elektronica - Spinozapremie voor natuurkundige Bart van Wees

Onze moderne informatie- en communicatietechnologie zou niet bestaan zonder succesvolle toepassingen van kwantummechanica. Bart van Wees, hoogleraar Technische natuurkunde aan de Rijksuniversiteit Groningen, bouwt quantum devices voor een nieuwe generatie toepassingen.

Dit artikel is gepubliceerd in NWO Hypothese van juni 2016

Uw onderzoek strekt zich uit over exotisch klinkende terreinen als spintronica, spincaloritronica en gekwantiseerde geleiding, maar u werkt ook aan een wondermateriaal als grafeen. Wat ziet u als de rode draad in uw werk?

De rode draad is dat ik geïnteresseerd ben in quantum engineering. Hoe benut je het feit dat elektronen zich soms als deeltjes en soms als golven gedragen? Aan de ene kant wil ik uit pure nieuwsgierigheid nieuwe kwantummechanische fenomenen in materialen ontdekken. Aan de andere kant wil ik die effecten gebruiken om bouwstenen voor de micro-elektronica van de toekomst mee te maken. Die twee stimuleren elkaar trouwens. Fundamenteel onderzoek leidt tot nieuwe toepassingen en die nieuwe toepassingen inspireren ons weer tot nieuw fundamenteel onderzoek.

Tot welke toepassingen kan uw onderzoek leiden?

Soms noemen we ons onderzoek ‘Voorbij Moore’. Decennialang is de Wet van Moore de drijvende kracht geweest achter de ontwikkeling van computerchips. Elke twee jaar verdubbelde de rekenkracht van een computerchip. Aan de Wet van Moore komt een keer een einde. Onze bouwstenen zijn dan misschien een manier om de micro-elektronica van de toekomst op te baseren.

Grafeen-devices die gebruik maken van elektronenspins kunnen bijvoorbeeld zo’n bouwsteen worden. Dat is een toepassing van wat spintronica heet. We gebruiken dan niet de lading van een elektron, maar zijn spin, zeg maar het tollen om zijn as. Hierdoor gedragen elektronen zich als kleine magneetjes. Het mooie van grafeen is dat daarin de spins over lange afstand kunnen bewegen zonder hun magnetisatierichting te verliezen. We zijn op weg om ook hier elementaire elektronicabouwstenen mee te maken.

In het algemeen heeft al ons onderzoek wel een link heeft met de halfgeleiderindustrie, de industrie die onze computerchips maakt. Dat ons onderzoek tot toepassingen leidt is zeker, maar welke bouwstenen het wel of niet halen, valt niet te voorspellen.

Bent u wel eens verbaasd hoe veel vreemde kwantummechanische effecten de natuur in petto heeft om nieuwe materialen mee te maken?

Ik denk dat ik eerder verbaasd ben over het feit dat de natuur materialen kent die helemaal geen rare eigenschappen hebben en die zo universeel zijn als bijvoorbeeld silicium. Dat de natuur materialen kent die zo goed te hanteren zijn dat we er mooie technologie van kunnen maken, vind ik minstens zo bijzonder als exotische kwantumfenomenen.

Wat ziet u als uw volgende grote uitdaging?

Het combineren van elektronica met spintronica en fotonica. We zouden hiermee hele nieuwe devices kunnen maken die zowel kunnen rekenen, wat nu elektronisch gebeurt, maar ook data kunnen opslaan, wat nu magnetisch gebeurt, en ook nog snel kunnen communiceren, wat nu met licht gebeurt.