EIGENSCHAPPEN VAN GEKNAKTE EN GEVORKTE BUCKYBUIZEN GEMETEN

Als moleculaire elektronica ooit op grote schaal wordt gerealiseerd, dan zullen buckybuisjes daar op een of andere manier deel van uitmaken. De laatste paar jaar hebben de elektronische eigenschappen van deze opgerolde pijpjes grafiet onderzoekers steeds weer voor aangename verrassingen geplaatst. Zo gedragen ze zich afhankelijk van de manier waarop ze zijn opgerold als een metaal of als een halfgeleider. Onderzoek in de groep van Cees Dekker aan de Technische Universiteit Delft heeft bovendien uitgewezen dat de buckybuisjes kunnen fungeren als transistor. Dekker en zijn collega's publiceren in Nature (18 nov) de resultaten van metingen aan een aantal geknakte buisjes. Er gaat namelijk wel eens wat mis bij de synthese: in de regelmatige structuur van zeshoekige koolstofringetjes worden dan een vijfhoekig en een zevenhoekig ringetje ingebouwd. Wanneer die zich aan weerszijden van het buisje bevinden, leidt dat tot een knik. Eén van de onderzochte buisjes bleek zich als gevolg daarvan als een diode te gaan gedragen, een elektronische component die een stroom in één richting tegenhoudt en in de tegengestelde richting doorlaat wanneer een zekere drempelspanning wordt overschreden. De koolstofdiode ontstond uit een verbinding tussen een geleider en een halfgeleider. In buisjes waar de knik de verbinding vormt tussen twee metallische stukken wordt de elektrische geleiding sterk onderdrukt. Nauwkeurige metingen – onder meer als functie van de temperatuur – wezen uit hoe de stroom door dit soort moleculen wordt beïnvloed door de onderlinge wisselwerking tussen elektronen.

Waar de Delftenaren afhankelijk zijn van een toevallige rangschikking van de buisjes ten opzichte van de aangebrachte elektroden, laten natuurkundigen van de universiteit van Pennsylvania zien dat het ook mogelijk is om de buisjes te manipuleren (Applied Physics Letters, 8 nov). Ze gebruiken daarvoor een naaldmicroscoop (AFM). Daarmee leggen ze de buisjes over elkaar heen, korten ze in en vegen ze het oppervlak schoon, waarna er metalen elektroden over de uiteinden kunnen worden aangebracht. Ook zij deden metingen aan geknakte buisjes – daar waar er twee over elkaar heen liggen – en vinden dat de elektrische eigenschappen worden beïnvloed door de knik. Helemaal mooi zou het natuurlijk zijn wanneer de gewenste moleculaire schakeling met alle onderlinge verbindingen en vertakkingen in één keer kan worden gesynthetiseerd. Canadese ingenieurs hebben daartoe een eerste stap gezet met de synthese van gevorkte buckybuisjes (Nature, 18 nov). Maar wat dat voor effect heeft op de elektrische eigenschappen moet eerst nog wel worden gemeten.

    • Rob van den Berg