ENGINEERINGNET.NL - Superstromen zijn elektrische stromen die lopen zonder elektrische spanning aan te bieden.
Ze kunnen in grafeen geïnduceerd worden door het grafeen in contact te brengen met een supergeleidend materiaal.
Met deze hybride ballistische supergeleider-grafeen devices wordt het mogelijk om de unieke eigenschappen van superstromen, gedragen door relativistische deeltjes, te bestuderen in een onontgonnen regime. De resultaten zijn gepubliceerd in het vakblad Nature Nanotechnology.
Grafeen is maar één atoom dik en erg gevoelig voor vervuiling aan het oppervlak. Tijdens typische nanofabricage processen wordt het grafeen blootgesteld aan diverse polymeren en chemicaliën, die makkelijk aan het grafeen blijven hangen en het daarmee vervuilen. Daardoor gaat de elektronische kwaliteit van het grafeen achteruit.
Om dit te voorkomen, pakken de onderzoekers het grafeen in tussen twee dunne laagjes boornitride, een isolator die perfect glad is. Door deze sandwich techniek wordt het grafeen afgeschermd van de buitenwereld en blijft het netjes intact.
Daarna worden de laagjes in de gewenste vorm gesneden en wordt het grafeen langs de zijkant in contact gebracht met een supergeleidend materiaal.
Wanneer licht tussen twee spiegels heen en weer kaatst, ontstaan door interferentie maxima en minima in de lichtintensiteit. Op een analoge manier zagen de wetenschappers een interferentie patroon doordat elektronengolven in grafeen heen en weer werden gereflecteerd bij de contacten met de supergeleider.
Een dergelijk interferentie patroon is enkel zichtbaar in extreem schoon grafeen, wat zich ballistisch gedraagt, wat betekent dat elektronen door verstrooiing niet alle kanten op gaan aan defecten en onzuiverheden. Wanneer het grafeen supergeleidend wordt, is dit effect zichtbaar als een oscillatie van de maximale superstromen.
Dit is de eerste directe observatie van ballistische interfererende superstromen in een tweedimensionaal systeem.
