Elektronische ratels in Nature Materials
Geplaatst: 20 december, 2010
Onderzoekers van de faculteit Technische Natuurkunde en
onderzoeksinstituut COBRA zijn erin geslaagd om elektronentransport op
te wekken met een elektronische 'ratel'. Het is voor het eerst dat bij
kamertemperatuur bruikbare spanningen zijn opgewekt met een dergelijke
device. De resultaten staan in de januari-editie van Nature Materials.
Erik Roeling en Martijn Kemerink, met het wasbord waarmee ze hun
vinding illustreren. Foto: Bart van Overbeeke.
Over het onderzoek, uitgevoerd onder leiding van dr.ir. Martijn
Kemerink (Molecular Materials and Nano Systems, faculteit Technische
Natuurkunde), verscheen vorige week zondag een artikel op de site van
Nature Materials, met promovendus ir. Erik Roeling als eerste auteur.
Het artikel verschijnt ook in de januari-editie van het
wetenschappelijke tijdschrift. Het laat zien dat in principe ongerichte
elektrische krachten (veroorzaakt door een wisselspanning) een netto
verplaatsing van elektronen in één richting kunnen opleveren. Dit komt
neer op het opwekken van een gelijkstroom met een wisselspanning.
Het is voor het eerst dat bij kamertemperatuur bruikbare spanningen
(voldoende om een logische schakeling aan te drijven, zoals de
onderzoekers aantoonden) zijn opgewekt met een dergelijke periodieke,
ongerichte kracht. Tot dusverre waren zeer lage temperaturen
noodzakelijk en kwam men slechts tot een fractie van de vermogens die
Roeling en Kemerink bereikten.
De onderzoekers maakten gebruik van asymmetrisch in een
veldeffecttransistor geplaatste elektroden, waardoor de elektronen
onder invloed van de wisselspanning wel stapjes in de ene richting
konden maken, maar niet in de andere - het principe van een palrad of
ratel. Deze verplaatsing van elektronen is vergelijkbaar met het
schudden van knikkers op een wasbord - die bewegen ook één kant op. In
dit filmpje wordt dat gedemonstreerd.
De onderzoekers hebben hun vinding opgenomen in logische circuits. In
hun opstelling blijkt deze voldoende energie te leveren om het circuit
te laten werken. Daarmee hebben ze nu aangetoond dat het principe
werkt.
De vinding is volgens de onderzoekers een eerste stap op weg naar een
nieuwe methode voor draadloze aandrijving van micro-elektronica met een
lage energieconsumptie. Te denken valt aan identificatietags,
geïmplanteerde chips of sensoren. Overigens is voor het realiseren van
een daadwerkelijke toepassing nog substantieel verder onderzoek nodig.
Martijn Kemerink kreeg in 2006 een VIDI-subsidie van NWO voor dit
onderzoek.
Technische Universiteit Eindhoven