Elektronen vervoeren elektrische energie, terwijl trillingsenergie wordt vervoerd door fononen. Begrijpen wat hun interactie is in bepaalde materialen, zoals een sandwich van twee lagen grafeen, kan impact hebben op opto-elektronische apparaten in de toekomst. Recent onderzoek heeft aangetoond dat grafeenlagen die onder een kleine ‘magische hoek’ ten opzichte van elkaar verdraaid zijn, kunnen fungeren als perfecte isolator of supergeleider. TU/e-onderzoeker Klaas-Jan Tielrooij leidde een onderzoek naar elektron-fonon interacties in grafeenlagen, als onderdeel van een wereldwijde internationale samenwerking.
“Fononen zijn echter geen deeltjes zoals elektronen, ze zijn quasideeltjes. Toch is het al enige tijd een mysterie hoe zij interacteren met elektronen in bepaalde materialen en hoe ze het energieverlies van elektronen beïnvloeden”, aldus Tielrooij.
“Afhankelijk van hoe de lagen grafeen worden gedraaid en gedoteerd met elektronen, zijn er contrasterende resultaten mogelijk. Bij bepaalde hoeveelheden elektronen gedragen de lagen zich als een isolator, die de beweging van elektronen verhindert. Maar met een andere hoeveelheid gedraagt het materiaal zich als een supergeleider – een materiaal met nul weerstand – dat de dissipatieloze beweging van elektronen mogelijk maakt”, zegt Tielrooij.
Deze resultaten in het materiaal, beter bekend als gedraaid tweelaags grafeen, treden op bij de zogenaamde magische uitlijningshoek, die iets meer dan 1 graad rotatie bedraagt. Tielrooij c.s. hebben zelfs een naam bedacht hiervoor: ‘magisch gedraaid bilaag grafeen’, meestal afgekort tot MATBG.
Lees het hele artikel op de site van de TUe.
