Elektronenmicroscoop brengt bandstructuur in kaart

Onderzoekers van de Universiteit Leiden hebben een methode ontwikkeld om lege bandstructuren in een materiaal in kaart te brengen. In een techniek gebaseerd op lage-energie-elektronenmicroscopie vuren zij een serie elektronen met verschillende energie af op een sample, en meten vervolgens van elk deeltje of het wordt afgeketst. Als een inkomend elektron een onbezette toestand in het materiaal treft, wordt het niet gereflecteerd. Maar als er geen toestanden zijn met de energie van het inkomende elektron, is de reflectie juist hoog. Zo kunnen de onderzoekers meten welke (onbezette) elektrontoestanden er in het materiaal bestaan, en dus hoe de bandenstructuur eruit ziet.

De nieuwe techniek voorziet in een behoefte: meten aan bezette banden is routinewerk, maar aan onbezette niet. Toch is kennis daarover nodig materialen te kunnen doorgronden. Zeker nu methodes voor handen zijn om nanomaterialen met bijzondere eigenschappen op maat te maken, komt de nieuwe techniek zeer van pas om de herkomst van die eigenschappen te herleiden. De Leidenaren pasten hun techniek overigens nog niet toe op dit soort materialen, maar op verschillende vormen van grafeen.