Je leest:

Zuurstof maakt atomaire draden langer

Zuurstof maakt atomaire draden langer

Natuurkundigen van de Universiteit Leiden en de Stichting FOM hebben ontdekt dat zuurstof gouddraden van één atoom dik langer en stabieler maakt. Daarmee komen atomaire draden als verbindingen in elektronica op atoomniveau weer een stap dichterbij. De resultaten zijn op 20 januari 2006 gepubliceerd in de Physical Review Letters.

Kleiner is sneller in de elektronica: hoe minder afstand er tussen chiponderdelen zit, hoe minder tijd ze nodig hebben om gegevens uit te wisselen. Aan de verkleiningsrace zit een absolute ondergrens: de dikte van één enkel atoom, een miljardste meter. Natuurkundigen maakten al eerder gouddraden van zeven atomen op een rij; nu hebben FOM-onderzoeker Robert Thijssen en de Leidse onderzoekers Daniel Marjenburgh, Rolf Bremmer en Jan van Ruitenbeek ontdekt dat zuurstof atomaire draden van goud verstevigt. Bij een temperatuur van -230 oC worden de draden dan tot 10 atomen lang en blijven ze goed geleiden.

Een succesvolle techniek om éénatoomige draden te maken is met een mechanisch controleerbare breekjunctie. Een dunne metaaldraad wordt op een buigbaar plaatje gelijmd, dat vervolgens wordt gebogen. Daarbij trekt het de draad met enorme precisie uit elkaar. Uiteindelijk blijft een fijner dan ragfijne contactdraad over van slechts één atoom breed: een miljardste meter dik. bron: Kamerlingh Onnes Laboratorium, Universiteit Leiden.

Atomaire draden

Enkele jaren geleden ontdekten onderzoekers van het Leidse Kamerlingh Onnes Laboratorium met financiële steun van de Stichting FOM dat drie metalen (goud, platina en iridium) draden kunnen vormen van maar één atoom dik. Atomaire gouddraden zijn een bijna perfecte geleider: op atomaire schaal geleiden ze elektronen met een efficiëntie van bijna 100%. Aan de slag dus ermee om uit te zoeken hoe lang en sterk die draden kunnen worden.

Eerder rekenden Deense en Braziliaanse wetenschappers al voor dat zuurstofatomen de atomaire draden horen te verstevigen. De chemische binding tussen een goud- en een zuurstofatoom is namelijk sterker dan de binding tussen twee goudatomen. Zuurstof verstevigt niet alleen gouddraden, het maakt ook draden van zilver en koper mogelijk. Zonder zuurstof vormen die twee atoomsoorten namelijk helemaal geen atomaire draden.

Artistieke weergave van de Leidse atoomdraden van goud (goudgeel) en zuurstof (rood). bron: Stichting FOM

In de toekomst zouden atomaire draden gebruikt kunnen worden in de nanotechnologie om elektronische componenten met elkaar te verbinden. Jammergenoeg zijn draden langer dan ongeveer zeven atomen nog niet te maken. Verder moeten natuurkundigen de draden bij zeer lage temperaturen (-269 oC) maken omdat ze alleen dan stabiel zijn. Het is erg onpraktisch en heel duur om een elektrisch circuit continu op zulke lage temperaturen te houden. De ontdekking van Thijssen en collega’s is een stapje in de goede richting: langere en iets minder koude draden. Voor chips met gouddraad aan elkaar hangen is nog een lange weg te gaan.

Dit artikel is een bewerking van het persbericht van Stichting FOM.

Zie verder

Dit artikel is een publicatie van Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM).
© Stichting Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 februari 2005

Discussieer mee

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

LEES EN DRAAG BIJ AAN DE DISCUSSIE