Dr. Arie van Houselt (27) zag als eerste mens hoe `de dunste draden ter wereld' zich vormen. Dat zijn promotie zo fascinerend zou verlopen, had hij vooraf niet kunnen bedenken.
 |
| Van meters naar nanometers, werk in uitvoering. Onderzoeker Van Houselt en promotor Zandvliet zijn ingespannen bezig met hun lage temperaturen STM. |
Alleen op speciaal geprepareerde platina/germanium schijven, groeien platina draden. Atomen komen één voor één vanuit een geprepareerd terras naar boven en vormen draden, vertelt Van Houselt met zichtbaar plezier. `Draden van een atoom in diameter, ontvouwen zich als een ritssluiting op nanoschaal. Ze worden duizenden atomen lang. Zo ontstaat lijn na lijn. Door alle observaties die ik heb gemaakt, was ik in staat de wordingsgeschiedenis van de dunste draden ter wereld te beschrijven.'
Ook deed Van Houselt ontdekkingen over het elektrische gedrag van elektronen in dergelijke structuren. Dat bleek totaal verrassend. De elektronen bewegen zich niet door maar tussen de draden. Ook bleek dat atomaire dimeren zich om en om organiseren op geprepareerde oppervlakken. Ze bezitten `schommelachtige eigenschappen'.
In totaal maakte Houselt zo'n tienduizend observaties met de Scanning Tunneling Microscope (STM) waarbij een geleidende atoomscherpe naald het oppervlak aftast. Dit apparaat is sinds de toekenning van de Nobelprijs in 1985, aan Binnig en Rohrer, het observatiewerkpaard van de nanotechnologie. Hij kent zijn meetapparaat van haver tot gort, en bouwde samen met zijn collega's de randapparatuur.
Wat is ervoor nodig om tot dit soort baanbrekende observaties te komen?
`De voorbereiding op je experimenten moet zo goed als mogelijk zijn. Dat kan soms lang duren. De naald moet atoomscherp zijn, en ook de vorm is belangrijk. Die kun je krijgen door een sterk elektrisch veld aan te leggen. Soms ben ik daar meer dan een halve dag mee bezig geweest. Je wilt maximum resolutie bereiken. Als dat lukt, is het als een droom.
`Met de STM kun je op veel verschillende manieren meten en je kunt eigenschappen slim combineren. Een goede theoretische kennis van de fenomenen die zich kunnen voordoen en eindeloos discussiëren over de data met collega's, is net zo belangrijk als het experiment zelf. Mijn promotor Harold Zandvliet en ik hebben elkaar vaak proberen te overtuigen over de data (wat heb je nou eigenlijk gemeten?), de betekenis ervan en de theoretische consequenties. En... je moet ook niet te snel denken dat een experiment is mislukt. Soms zit achter de data de werkelijke betekenis verscholen, op een heel verrassende manier.'
Dat klinkt bijna als toeval...
`Toeval is het niet, maar kadootjes bestaan wel. Bij lage temperaturen gebruikten we een lock-in detectietechniek gelijktijdig met de `conventionele' afbeeldingsmodus van de STM en zagen we elektrisch gedrag dat we eerst niet konden verklaren. Het duurde een half jaar voor we ontdekten dat de elektronen een ééndimensionaal gedrag vertoonden. Uiteindelijk slaagden we erin onomstotelijk te bewijzen dat de elektronische toestand zich uitsluitend tussen de platina-draden bevond. Dat was een zeer verrassend en wetenschappelijk betekenisvol resultaat.'
De maandag na zijn promotie (donderdag 5 juni) is Van Houselt al aan het werk bij zijn nieuwe werkgever FOM Plasmafysica in Rijnhuizen bij Nieuwegein. Daar doet hij onderzoek naar meervoudig gelaagde spiegels voor de volgende generatie wafersteppers, de productiemachines van chips. De manier waarop deze substraten zijn gemaakt en de atomaire opbouw ervan, zijn voor Van Houselt bekend terrein.
`Op deze manier kan ik een beetje ruiken aan een meer commerciële manier van onderzoek doen. Maar misschien kom ik ooit terug naar Twente. Dat wil ik zeker niet uitsluiten. Een academische carrière lijkt me aantrekkelijk. Je hebt veel keuzevrijheid om je onderzoek zelf in te vullen. En - wat me ook erg goed is bevallen - je werkt samen met enthousiaste studenten en jonge onderzoekers. Dat werkt aanstekelijk. Het is een werksfeer waarbij je van iedereen wat kunt leren.'
