• 10/10/2012

Wetenschappers stempelen individuele koolstof nanobuisjes

De onderzoekers 'stempelden' één individuele koolstof nanobuis van de (transparante) groei-chip op de tweede chip (met gouden elektroden).

Trefwoorden: #FOM Instituut, #Kavli Institute of Nanoscience, #nanobuis, #nanostempel

Lees verder

research

ENGINEERINGNET -- De resulterende bocht in de nanobuis stelt ze ook in staat om de enkele elektron spins te manipuleren.

Onderzoekers van het Nederlandse Kavli Institute of Nanoscience (TU Delft) en de Nederlandse Stichting FOM hebben een nieuwe methode bedacht om de toestand van een elektron in een koolstof nanobuisje uit te lezen.

Hiervoor 'stempelden' ze één individueel nanobuisje op een chip. De elektrontoestand is dan wel uit te lezen, omdat het nanobuisje heel schoon blijft en regelbaar wordt.

Elektronen in zo'n nanobuisje kunnen speciale kwantumeigenschappen krijgen, dat maakt deze structuren interessant voor toekomstige kwantumcomputers.

Het uitlezen van de elektrontoestanden is daarbij een cruciale stap. Het onderzoeksteam onder leiding van FOM-werkgroepleider prof.dr.ir. Leo Kouwenhoven publiceert de resultaten in het oktobernummer van Nature Nanotechnology.

Koolstof nanobuisjes zijn cilindervormige structuren met een diameter van een paar nanometer. Wanneer enkele elektronen worden opgesloten in een klein segment van het nanobuisje, een zogenoemde quantum dot, komen kwantummechanische eigenschappen naar voren.

Wetenschappers zijn erg geïnteresseerd in deze eigenschappen, aangezien quantum dots de basis kunnen vormen voor de toekomstige kwantum computers. Ze willen graag weten op welke manier de stroom door de quantum dots - met nanobuisje - afhankelijk is van de elektrontoestand en hoe ze die toestand kunnen beïnvloeden.

Het eerste resultaat van de onderzoekers is dat de stroom door de nanobuis afhankelijk is van zowel het 'spin-' als het 'valley-' impulsmoment van de elektronen in de quantum dots. Om dit te realiseren hebben de onderzoekers een nieuwe techniek ontwikkeld om zeer schone nanobuisjes te laten groeien op een chip.

Vervolgens wordt één individueel nanobuisje overgebracht naar een andere chip waar de quantum dots gevormd kunnen worden. Op deze manier blijven de nanobuisjes tijdens het gehele proces schoon, ook na het fabriceren. Hierdoor zijn zijn nanobuisjes beter regelbaar.

Het fabricageproces is vergelijkbaar met het stempelen van inkt op een stuk papier, waarbij de eerste chip de stempel is en de tweede chip het stuk papier. Met behulp van een optische microscoop konden de onderzoekers stempelen met micrometerprecisie.

Bijkomend voordeel is dat de nanobuisjes tijdens het stempelproces buigen. Wetenschappers proberen al lang schone gebogen nanobuisjes te maken, aangezien er is voorspeld dat je dan het impulsmoment van een elektron kunt controleren met een elektrisch veld.

Het is de groep van Kouwenhoven inderdaad gelukt om op die manier elektronspinomkering te detecteren. Dit tweede resultaat is een belangrijke stap in de richting van het creëren van een nanobuis kwantum bit, het alternatief voor de huidige computerbits.


(bron en foto: Engineers Online)

Op de foto: De onderzoekers 'stempelden' één individuele koolstof nanobuis van de (transparante) groei-chip op de tweede chip (met gouden elektroden). De resulterende bocht in de nanobuis stelt ze ook in staat om de enkele elektron spins te manipuleren.