Waar wij trots op zijn - Ontdekker van het jaar - Universiteit Leiden

More documents

Recommendations

Info

Sense Jan van der Molen 16 Terug naar de kwantummechanica. Die stelt dat elektronen zich – evenals licht – soms gedragen als deeltjes en soms als golven – afhankelijk van welk experiment je uitvoert. “Je kunt bewijzen dat iets een golf is door de ene golf te laten uitdoven door een andere”, zegt Van der Molen. “Als twee golven precies tegen elkaar in werken, zodat de ene net omhoog gaat terwijl de andere net omlaag gaat, dan doven ze elkaar precies uit en is het totaal nul. Dat noemen we ‘destructieve kwantuminterferentie’. Wij hebben laten zien dat dit effect ook optreedt bij een elektrische stroom in een molecuul.” Dat ging zo: samen met de Groningse collega’s ontwierpen de Leidse fysici verschillende soorten geleidende moleculen, allemaal ketens. Sommige zijn onvertakt en andere hebben aan beide kanten een zijgroep. Het idee is dat alle elektronen in het eerste geval gewoon rechtdoor kunnen lopen, maar dat een deel in het tweede geval een omweg zal nemen via een van de zijtakken. Van der Molen: “Het principe is dat twee golfjes ontspringen uit hetzelfde punt, elkaar dan even ontlopen, en later weer bij elkaar komen. Als ze daarbij een verschillende afstand afleggen, dan gaat hun ‘trilling’ uit elkaar lopen. Bij een bepaald weglengteverschil zullen ze elkaar perfect uitdoven. Dan haalt geen enkel elektron de overkant. Als je dat waarneemt, dan bewijs je dat elektronen zich gedragen als een golf.” Van der Molen wil in de nabije toekomst ook andere moleculen ‘doormeten’, bijvoorbeeld met grotere of juist kleinere circuits. “We zijn heel benieuwd hoe kwantummechanisch een molecuul zich nog gedraagt bij een bepaalde grootte”, zegt hij. “En verder willen we kijken naar het thermo-elektrisch effect. Dat is dat je een elektrische spanning opwekt door middel van een temperatuurverschil.” In feite is dat het omgekeerde van wat een koelkast doet. Die gebruikt elektriciteit om een temperatuurverschil te creëren. “In een systeem met kwantuminterferentie geeft een klein temperatuurverschil al een groot spanningsverschil”, zegt Van der Molen. “Dat kan uiteindelijk totaal nieuwe toepassingen opleveren. En die zijn heel wat dichterbij dan een supercomputer met schakelaars ter grootte van één molecuul.” Nienke Beitema De onderzoekers vergeleken verschillende moleculen wat betreft hun elektrische geleiding. Daarbij brachten ze de relatie in kaart tussen spanning en geleiding. “Als een molecuul met zijketens een veel lagere geleiding geeft dan het controlemolecuul, dus dezelfde keten maar dan zonder zijtakken, en als je dan ook nog eens een sterk afwijkend verband ziet tussen spanning en geleiding”, stelt Van der Molen, “dan heb je sterke aanwijzingen dat er sprake is van kwantuminterferentie. Zo konden we het bewijsmateriaal samenstellen uit allemaal kleine stukjes informatie, en samen kloppen ze perfect.”
Versimpelde weergave van kwantuminterferentie. Voor kruisgeconjugeerde moleculen (rechts) kan een elektrongolf meerdere paden nemen: recht door het molecuul (rood) of via de zijgroepen (blauw). De golfjes zijn in tegenfase als ze elkaar weer ontmoeten en doven elkaar uit. Dit leidt tot een lage elektrische geleiding. Voor lineair geconjugeerde moleculen (links) is er maar één pad. 17 English summary Sense Jan van der Molen is associate professor at the Leiden Institute of Physics. He studies the electrical conductivity of single molecules. Due to their small size, these molecules behave in accordance with the laws of quantum mechanics. These postulate, among other things, that electrons sometimes behave like waves. Van der Molen and his colleagues were the first to show the occurrence at room temperature of ‘destructive quantum interference’: the phenomenon that electron waves with a certain phase difference cancel each other out. This phase difference resulted from the smart design of their molecular ‘electric wires’.
Page 1 and 2: Waar wij trots op zijn de ontdekkin
Page 3 and 4: Inhoud De Faculteit der Wiskunde en
Page 5 and 6: C.J. Kok prijzen en de facultaire o
Page 7 and 8: • Simon Portegies Zwart (Sterrewa
Page 9 and 10: C.J. Kok publieksprijs Genomineerde
Page 11 and 12: Matteo Brogi Sterrewacht Leiden De
Page 13 and 14: Bron: ESO/Digitized Sky Survey 2 De
Page 15: Sense Jan van der Molen Leids Insti
Page 19 and 20: Markus Heydenreich Mathematisch Ins
Page 21 and 22: Het tweedimensionale rooster waarin
Page 23 and 24: Arno Knobbe Leiden Institute of Adv
Page 25 and 26: English summary Whether it concerns
Page 27 and 28: Marthe Walvoort Leids Instituut voo
Page 29 and 30: 29 English summary As opposed to th
Page 31 and 32: Elke Krekels Leiden ACADEMIC Center
Page 33 and 34: Morfine concentraties in het bloed
Page 35 and 36: Ewa Snaar-Jagalska Instituut Biolog
Page 37 and 38: Dit microscopische beeld van een ze
Page 39 and 40: Stefano Cucurachi Centrum voor Mili
Page 41 and 42: English summary Human activities ha
Page 43 and 44: Vincent Merckx Nationaal Herbarium
Page 45: Mycoheterotrofe planten stelen suik
Page 48 and 49: Proefschrift van het jaar 2011 & de
Page 50 and 51: Suggesties voor onder de kerstboom
Page 52: Faculteit der Wiskunde & Natuurwete

Waar wij trots op zijn - Ontdekker van het jaar - Universiteit Leiden

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?