Uit nanokristalletjes van bijvoorbeeld loodselenide kun je een grafeenachtige honingraatstructuur maken die de beste eigenschappen van grafeen imiteert. Het verschil met dat grafeen is dat je de rest van de eigenschappen zelf kunt instellen en dat je dus halfgeleidermaterialen op maat kunt maken, schrijven Utrechtse onderzoekers op de website van Science.

“Het beste van twee werelden”, volgens eerste auteur Mark Boneschanscher die er op 4 juni op hoopt te promoveren.

Hij legt uit dat sommige eigenschappen van grafeen niets te maken hebben met het feit dat het koolstof is, en alles met de honingraatstuctuur die bijzondere interacties tussen p-elektronen mogelijk maakt. “De elektronen gaan zich gedragen of ze geen massa hebben, en bewegen dus door de honingraat heen met snelheden van meer dan een miljoen kilometer per uur.”

Dat zou dus ook nog moeten werken als je geen koolstofatomen gebruikt maar nanokristalletjes van een paar honderd metaalkernen, met een diameter van zo’n 5 nm. Boneschanscher, zijn promotor Daniel Vanmaekelbergh en collega’s uit Delft, Antwerpen en Grenoble probeerden het met kristalletjes van loodselenide, loodsulfide en cadmiumselenide. Elektronenmicroscoopopnames laten zien dat die zichzelf inderdaad assembleren tot een soort honingraat, al is hij is niet plat en lijkt hij daardoor uit twee lagen te bestaan in plaats van één.

Of zulke nanokristal-honingraten inderdaad dezelfde supersnelle elektronengeleiding vertonen als grafeen staat niet met zoveel woorden in het artikel, maar volgens Boneschanscher kun je gewoon uitrekenen dat je een soortgelijke koppeling van elektronenbanen mag verwachten.

Het grote voordeel is dat de eigenschappen van de afzonderlijke nanodeeltjes hierbij behouden blijven. Als het halfgeleiders zijn dan is de honingraat het ook. En je kunt die eigenschappen nog steeds ‘tunen’ door bijvoorbeeld de diameter te veranderen: “Zo kun je bijvoorbeeld zonnecellen maken die naar keuze infrarood of ultraviolet licht invangen.”

Praktijktoepassingen zullen volgens Boneschanscher iets langer op zich laten wachten dan die van grafeen. Maar dat is dan vooral omdat ze met grafeen al langer bezig zijn, met veel meer mensen tegelijk.

Hij rekent op de fantasie van de toekomstige toepassers: “Het is niet één materiaal op zich maar een hele klasse van materialen. Kan best zijn dat wij mogelijke toepassingen over het hoofd zien.”

bron: Universiteit Utrecht.