METALLISCHE LAAG VORMT SPIEGEL MET AANSTUURBARE PIXELS

Een groep fysici van de Vrije Universiteit in Amsterdam heeft ontdekt dat een dunne laag van het element yttrium zich kan gedragen alsof hij uit een groot aantal aanstuurbare spiegeltjes bestaat. Technologische toepassingen liggen in het verschiet (Nature, 3 augustus).

Dezelfde groep, die onder leiding staat van Ronald Griessen, ontdekte vier jaar leden dat dunne lagen van yttrium en lanthaan (beide zeldzame aarden) doorzichtig en elektrisch geleidend worden als ze in een omgeving van het gas waterstof worden gebracht. Volkomen onverwacht hadden ze een spiegel gemaakt die naar believen `aan' en `uit' gezet kon worden. Deze spectaculaire vondst haalde destijds de omslag van Nature en trok wereldwijd aandacht. Overigens is voor het schakeleffect van waterstof nog altijd geen bevredigende theoretische verklaring gevonden.

De verandering ten opzichte van 1996 bestaat er in dat de onderzoekers ditmaal werkten met zogeheten epitaxiale yttriumfilms. Dit zijn dunne lagen die opgevat kunnen worden als een eenkristal (waarbij dus het kristalrooster intact blijft in de hele laag). Ze ontstaan door met behulp van een elektronenkanon in hoogvacuüm en bij een temperatuur van 300-700 °C losse yttriumatomen te deponeren op een ondergrond van calciumfluoride. In het eerste experiment ging het nog om een verzameling kleine kristallen met ieder een eigen oriëntatierichting.

Zodra een epitaxiale yttriumfilm waterstof krijgt toegediend zet de film uit en ontstaan er richels. Deze richels maken hoeken van 60° met elkaar (een afspiegeling van de zesvoudige symmetrie van het kristalrooster van yttrium) en sluiten doorgaans driehoekige gebiedjes in. Het gedrag van een aantal van zulke gebiedjes wisten de onderzoekers te volgen met zowel een optische microscoop als een AFM (atomic force microscope). De laatste beeldt het reliëf af.

Het blijkt dat een gebiedje onafhankelijk van de buren afwisselend spiegelend en ondoorzichtig gemaakt kan worden. De richels houden niet alleen de waterstof tegen maar vangen ook de mechanische spanning op die bij uitzetting ontstaat. Door het waterstof onder invloed van een elektrisch veld te `sturen' is een display-achtige constructie mogelijk.