NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/fom-historie/jaarverslagen/hoogtepunten/hoogtepunten2013/absorptie-van-ver-infrarood-licht-in-een-koolstof-nanobuis-nr-86/

Geprint op :
10 december 2018
23:10:41

Een draad die bestaat uit een koolstofnanobuisje kan worden gebruikt voor elektronisch transport. Elektronen in het buisje hebben echter maar een beperkte bewegingsvrijheid. De onderzoekers van dit programma bestuderen de invloed van licht en temperatuur op het gedrag van deze elektronen.

In draden van koolstofnanobuisjes kunnen elektronen alleen langs de lengte van de buisjes bewegen. Zo’n één-dimensionaal elektronensysteem staat bekend als een Tomonaga-Luttinger liquid. Vanwege het één-dimensionale karakter voelen alle elektronen in de draad elkaar. Dit leidt tot fundamenteel nieuw collectief gedrag van de elektronen. Een belangrijk meetbaar effect van de interactie tussen de elektronen is een vermindering van de elektrische geleiding bij lage elektrische spanning en temperatuur.

Geïsoleerde buisjes
De onderzoekers bestuderen in dit programma het gedrag van vrij hangende koolstofnanobuisjes. Door het contact tussen de nanobuisjes en de omgeving zoveel mogelijk te beperken, wordt warmteverlies uit de nanobuisjes uitermate klein. Daarnaast hebben de nanobuisjes een zeer klein volume, waardoor een beperkte hoeveelheid toegevoegde energie kan leiden tot een sterke opwarming.

Wanneer ver-infrarood licht op een nanobuisje valt, verhoogt dat de temperatuur van de elektronen in het buisje. Deze temperatuurtoename heeft twee verschillende effecten op het elektronische transport. Ten eerste wordt de onderdrukking van de geleiding door de één-dimensionale toestanden gedeeltelijk ongedaan gemaakt. De onderzoekers kunnen door te kijken naar vrij hangende buisjes voor het eerst de invloed van de temperatuur in het nanobuisje bestuderen zonder ook de omgeving op te warmen. Het tweede effect ontstaat door het temperatuurverschil bij de contacten tussen het koolstofnanobuisje en de metalen elektrodes . Dankzij de temperatuurverhoging ontstaat er een verschil in transport voor elektronen en gaten bij de contacten. Daardoor ontstaat een spanningsverschil over de contacten.

Deze twee effecten bieden inzicht in het gedrag van elektronen in een omgeving met beperkte bewegingsvrijheid. Bovendien kan het experiment ook een manier opleveren om ver-infrarood licht te meten, door de veranderingen van het transport door invallend licht in kaart te brengen.