Promotie R.J. Dolleman: grafeen

20 november 2018 15:00 - Locatie: Aula, TU Delft - Door: webredactie

Dynamics of Interacting Graphene Membranes. Promotor 1: Prof.dr. P.G. Steeneken (TNW); Promotor 2: Prof.dr.ir. H.S.J. van der Zant (TNW).

Micro en nanomechanische sensoren zijn onmisbaar geworden in moderne electronica, auto’s en medische industrieën. Door deze kleiner te maken, worden per stuk goedkoper en verbruiken ze minder energie, waardoor ze aantrekkelijk worden voor nieuwe toepassingen. Grafeen is het perfecte materiaal om bestaande sensoren kleiner te maken, omdat het maar een atoomlaag dik is en tegelijk bijzonder sterk. Deze scriptie onderzoekt de beweging van grafeen membranen die een interactie vertonen en onderzoekt potentiele sensor toepassingen. 

We onderzoeken eerst hoe warmtetransport in het materiaal is gekoppeld aan de beweging van het membraan. Door deze metingen te doen, kunnen we voor het eerst meten hoe snel een tweedimensionaal materiaal opwarmt. Grafeen warmt verassend langzaam op, door de unieke eigenschappen van het materiaal. Voor andere 2D materialen zoal molybdeendisulfide, kunnen we voor het eerst afschatten hoeveel warmte het materiaal kan opslaan. 

Hierna bestuderen we de beweging van grafeen membranen verder, en laten een recordaantal parametrische resonanties zien. We laten ook zien dat willekeurige fluctuaties uit de omgeving een groot effect hebben op de beweging, dit kan nuttig zijn om zeer zwakke signalen te maten op een manier die de natuur nabootst. 

Het grootste deel van dit proefschrift gaat over druksensoren. Normale druksensoren gebruiken een hermetisch afgesloten ruimte, maar dit is zo moeilijk te maken met grafeen, dat wij onze focus leggen op alternatieve concepten. Wij hebben een concept laten zien van de squeeze-film druksensor, die gas “gevangen” houdt onder het grafeen membraan door de supersnelle trilling. Dit drukt het gas samen en door die extra stijfheid kunnen wij de gasdruk aflezen. Ook ontwikkelen we een nieuw type gassensor, die de concentratie van een gas kan meten door de gasmoleculen te filteren aan de hand van hun grootte. Het laatste concept is een osmotische druksensor, die concentraties in een oplossing kan meten. Dit kan in de toekomst ontwikkeld worden tot een bloedsuiker sensor, die geen enzymen nodig heeft en daardoor veel betrouwbaarder en veiliger is. 

Meer informatie?

Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt u kijken in de TU Delft Repository, de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.