Dr.ir. Pantelis Bampoulis

germaneen maakt apparaten sneller en compacter

Een nieuw nanomateriaal zou de samenleving wel eens kunnen veranderen: germaneen. Uiversitair docent, Pantelis Bampoulis, ontwikkelt dit ‘wondermateriaal’ verder. "Groot voordeel van germaneen is het transporteren van elektronen zonder energieverlies. Het betekent dat we straks toekunnen met kleinere batterijen en meer transistoren in apparaten."

Silicium is de afgelopen decennia een onmisbaar materiaal geworden voor hightech-apparaten. Het bleek het ideale materiaal voor transistoren en dus voor talloze toepassingen die we elke dag tegenkomen: computerchips, lasers, onderdelen van röntgenmachines, fotocellen voor zonnepanelen en nog veel meer. Maar silicium heeft zijn grenzen in de halfgeleiderindustrie. Wanneer we kleinere en snellere apparaten willen ontwikkelen, hebben we een materiaal nodig met betere eigenschappen. Onderzoekers over de hele wereld werken aan tweedimensionale (2D) materialen die silicium kunnen vervangen. 2D betekent dat het uit slechts één laag atomen bestaat en dus een belangrijke derde dimensie mist. Grafeen leek de opvolger van silicium te zijn, maar het is lastig om de geleidende eigenschappen in grafeen te manipuleren. Dat laatste is van cruciaal belang voor een schakelapparaat als de transistor. Bovendien past grafeen niet in de bestaande infrastructuur van de halfgeleiderindustrie. Siliceen zou een goed alternatief kunnen zijn, maar dit materiaal heeft als nadeel dat het niet bij kamertemperatuur kan worden gebruikt.

Pantelis Bampoulis
“Een werkbare toepassing zou een geweldige bonus zijn van mijn onderzoek”
Pantelis Bampoulis

In de wereldwijde zoektocht naar 'het nieuwe goud' zou het onderzoekswerk van Bampoulis wel eens een sleutelrol kunnen vervullen. Hij werkt aan de doorontwikkeling van het nieuwe droommateriaal germaneen. Germaneen was een onbedoelde uitkomst van zijn promotieonderzoek in 2014. “We waren een van de eersten ter wereld die het recept voor germaneen vonden”, vertelt Bampoulis. “Het gebeurde bij toeval. Het was een gelukkige bijvangst. We probeerden een nanodraad van atomen te maken en kregen op hetzelfde moment germaneen. In het begin wisten we niet eens dat het germaneen was. Het duurde een jaar voordat we daarachter kwamen. Nu zijn we bezig om de kwantumeffecten van germaneen te bestuderen en het materiaal te optimaliseren. We willen de eigenschappen veranderen door de structuur aan te passen. Een van onze doelstellingen is het bouwen van prototypes. Dat is een interessant maar tijdrovend proces van veel vallen en opstaan. Ik zie mijn onderzoeksgebied als een soort speeltuin voor nieuwe fysica.”

Oog voor toepassing

Een groot voordeel van germaneen is dat je hiermee elektronen kunt transporteren zonder energie te verliezen. Het betekent dat we straks toekunnen met kleinere batterijen en dat we meer transistoren in apparaten kunnen plaatsen. Zo worden apparaten straks krachtiger, compacter en sneller. “Maar zover is het nog lang niet”, haast Bampoulis zich te zeggen. “Eerst moeten we de eigenschappen en de structuur van germaneen nader bestuderen. Dit is fundamenteel onderzoek, gedreven door nieuwsgierigheid. Ik wil begrijpen hoe processen werken op atomaire schaal. Kwantummechanica is voor veel mensen lastig te vatten, maar ze bepaalt wel hoe alles werkt. Wat we aan het doen zijn, is een aanzet tot innovatie. Het kan een relevante toepassing krijgen in de toekomst, misschien over twintig jaar of misschien over honderd jaar. Hoewel ik fundamenteel onderzoeker ben, speelt dat altijd in mijn achterhoofd: hoe kunnen onze inzichten in de toekomst worden gebruikt? Een werkbare toepassing zou een geweldige bonus zijn van mijn onderzoekswerk. Het kan uiteindelijk schonere en efficiëntere technologie opleveren. We gaan toe naar een kwantumwereld met kwantumcomputers. Door te begrijpen hoe dingen op atomaire schaal werken, kunnen we nieuwe materialen ontwikkelen met nieuwe eigenschappen die we nu nog niet kennen.”

Onderwijs

Lesgeven aan studenten onderwijzen is de meest directe manier om impact te hebben, is de overtuiging van Pantelis Bampoulis. Hij doceert een praktisch lesprogramma over het meten en versterken van elektronische signalen. Daarnaast is hij betrokken bij het vak 'Modern Topics in Condensed Matter Physics’.

Het begeleiden van bachelor- en masterstudenten bezorgt Bampoulis veel plezier. “Zij leren van mij, maar ik ook van hen. We hebben nieuwe geesten nodig om onze samenleving verder te brengen. Bij onderzoek is onze impact vaak indirect omdat het langer duurt voordat je daarvan de resultaten ziet. Via studenten zie je de impact sneller terug.”

Over Pantelis Bampoulis

Pantelis Bampoulis (1987) is universitair docent bij Physics of Interfaces and Nanomaterials Group van prof. dr. Harold Zandvliet. Bampoulis kwam in 2011 naar Nederland nadat hij de bachelor natuurkunde in zijn geboorteland Griekenland (de Universiteit van Patras) had afgerond. Hij volgde de master Nanotechnology in Twente en promoveerde op het proefschrift over het kristalliseren van water tot ijs bij kamertemperatuur met behulp van grafeen. Bampoulis werkte als postdoc aan de Leibnitz Universität Hannover (Duitsland) en de Universiteit van Keulen (dankzij de Humboldt Postdoctoral Research Grant). In 2020 won hij een NWO Veni Grant van 250.000 euro voor zijn onderzoek naar germaneen.

Persfoto's

Deze persfoto's kunnen zonder copyrightrestricties worden gebruikt.