NWO-I

NWO - Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek - print-logo

URL voor deze pagina :
https://www.nwo-i.nl/nieuws/1998/11/09/andries-miedema-prijs-voor-alexander-van-oudenaarden/

Geprint op :
29 juni 2017
00:34:43

Van Oudenaarden demonstreerde onder meer dat in structuren die slechts éénduizendste van een millimeter groot zijn, wervels van elektronen zich als quantummechanische deeltjes gedragen. Daarnaast toonde hij voor het eerst het zogenaamde magneto-elektrische Aharonov-Bohmeffect aan. Dit leidde tot een publicatie in Nature. Inzicht in de door Van Oudenaarden onderzochte structuren en effecten is noodzakelijk voor verdere miniaturisering van elektronische schakelingen.

Volgens het jury-oordeel heeft de prijswinnaar een uitstekend begrip van de achterliggende fysica. Ook heeft hij een goede neus voor het vinden van de juiste richting in een vakgebied dat erg in de belangstelling staat en waarin de competitie groot is.

Van Oudenaarden (1970, Zuidland), studeerde tussen 1988 en 1993 materiaalkunde en technische natuurkunde aan de Technische Universiteit Delft en promoveerde er in 1997 bij prof.dr.ir. Hans Mooij. Momenteel werkt hij als postdoc bij prof.dr. Steven Boxer in de biofysicagroep van Stanford University. In 1994 ontving hij de prijs voor de beste afstudeerder van de studierichting materiaalkunde en eerder dit jaar kende NWO hem een TALENT-stipendium toe.

FOM looft de Andries Miedema-Prijs elke twee jaar uit voor het beste promotieonderzoek in de gecondenseerde materie. De uitreiking vindt dit jaar plaats tijdens de wetenschappelijke vergadering van de Werkgemeenschap voor de Gecondenseerde Materie op 15 december in Veldhoven.

De Andries Miedema-Prijs is door FOM ingesteld in 1994. Naamgever Miedema (1933-1992) was een van de zeer weinigen die erin slaagde leiderschap in fundamenteel onderzoek, in industriële research én in het nationale en Europese onderwijs- en onderzoeksbeleid te combineren. Hij werd op 31-jarige leeftijd benoemd tot hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam. In 1972 trad hij toe tot de directie van het Natuurkundig Laboratorium van Philips. Zijn macroscopisch atoommodel voor de voorspelling van de wijze waarop verschillende metalen met elkaar reageren, leverde Philips talrijke patenten op en wordt nog steeds over de hele wereld toegepast.

Quantumwervels
Van Oudenaarden onderzocht quantumwervels (vortices) in Josephson junctie arrays. Een Josephson junctie array is een tweedimensionaal rooster van kleine aluminium eilandjes (éénduizendste millimeter x éénduizendste millimeter) die aan elkaar zijn gekoppeld via een dunne laag aluminiumoxide. Dit laagje aluminiumoxide heet een tunneljunctie. Het is onder normale omstandigheden een isolator, de elektronen kunnen hier niet doorheen.

Bij hele lage temperaturen (vlak boven het absolute nulpunt, 273 o C onder nul) en in preparaten met hele kleine afmetingen gaan echter quantummechanische effecten een rol spelen. De elektronen vertonen hun golfkarakter en er treedt interfererentie op waarbij de elektronengolven elkaar kunnen versterken of uitdoven. Het golfkarakter stelt ze ook in staat door de barrière van aluminiumoxide heen te bewegen. Dit effect heet tunnelen. Onder invloed van een magneetveld vormen de elektronen in een Josephson junctie array een kolk, die door het array heen beweegt. Dit wordt een vortex of wervel genoemd.

Van Oudenaarden maakte Josephson junctie arrays die bestonden uit duizend eilandjes in de lengterichting en maar zeven in de breedterichting. De elektronenkolken waren dus als het ware opgesloten in een hele lang dunne strip.

Hij toonde aan dat in dit 'eendimensionale' systeem de elektronenkolk zich als een quantummechanisch deeltje gedraagt. Dat deed hij onder meer door te laten zien dat de periodiciteit van het eilandrooster een grote invloed heeft op de beweging van de wervels. Van Oudenaarden ontdekte dat de wervels zich makkelijk bewegen door een periodiek rooster maar tot stilstand komen in een rooster waarvan de periodiciteit een klein beetje verstoord is. Dat is alleen te verklaren door aan te nemen dat de wervels een golfkarakter hebben. Het tot stilstand komen van de wervels wordt Anderson-localisatie genoemd.

Aharonov-Bohm effect
Daarnaast deed Van Oudenaarden onderzoek aan een zogenaamde Aharonov-Bohm ring. Dit is een aluminium ringetje met een diameter van éénduizendste millimeter en een dikte van ééntienduizendste millimeter. De ring is op twee plaatsen onderbroken door een dun laagje aluminiumoxide (een tunneljunctie dus).

Een elektron dat onder invloed van een aangelegd elektrisch veld of een magneetveld één van de twee barrières passeert, laat in het aluminium een 'gat' achter. Gat en elektron wervelen door de ring. Als ze elkaar weer tegenkomen bij de andere barrière treedt interferentie op. Of ze elkaar uitdoven of versterken hangt af van de sterkte van het magneetveld of elektrisch veld. Wordt het magnetisch of het elektrisch veld gevarieerd, dan begint de stroom te oscilleren.

Van Oudenaarden was de eerste die het Aharonov-Bohm effect tegelijkertijd waarnam in een elektrisch veld en een magneetveld. Bovendien bepaalde hij als eerste de snelheid waarmee de elektronen door de ring bewegen.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met Monica van der Garde van de afdeling voorlichting van FOM, tel. 030 600 12 18 of met Alexander van Oudenaarden, tel. 00 1 650 723 03 86.