Onderzoekers van de Universiteit Twente toonden aan dat germaneen, een tweedimensionaal materiaal gemaakt van germaniumatomen, zich gedraagt als een topologische isolator. Het is de eerste 2D-topologische isolator die bestaat uit één type element. Het heeft ook het unieke vermogen om te schakelen tussen ‘aan’ en ‘uit’ toestanden, vergelijkbaar met een transistor. Dit kan leiden tot energie-efficiëntere elektronica.

Topologische isolatoren zijn materialen met de unieke eigenschap dat ze alleen langs de randen van het materiaal stroom geleiden. Langs deze geleidende randen stroomt elektriciteit zonder energieverlies. “Momenteel verliezen elektronische apparaten veel energie in de vorm van warmte, omdat defecten in het materiaal de weerstand verhogen. Daardoor wordt je mobiele telefoon na veel gebruik onaangenaam warm”, legt UT-onderzoeker Pantelis Bampoulis uit. Dit komt doordat verstrooiing van elektronen aan defecten in normale materialen is toegestaan. Aan de randen van 2D topologische isolatoren is de verstrooiing van elektronen bij defecten verboden vanwege het unieke topologische beschermingsmechanisme. Daarom loopt de elektrische stroom in 2D topologische isolatoren zonder energieverlies. Dat maakt ze energie-efficiënter dan de huidige elektronische materialen.

Interview en meer informatie op de site van TU Twente.

Afbeelding 1: Scanning tunnelling microscopie topografie van het honingraatrooster van germanene