Svět se ještě úplně nevzpamatoval z grafenu a máme tu další, prakticky dvourozměrný a velice slibný materiál, stanen. Je úplně jako grafen, jen namísto atomů uhlíku je tvořený do plochy uspořádanými atomy cínu. A velice rychle vzbudil velká očekávání v elektronickém průmyslu.
Stanen je dítětem týmu teoretických fyziků, který vede Shoucheng Zhang ze Stanfordské univerzity. Pokud jde o jeho pojmenování, autoři přiznávají inspiraci grafenem a použití latinského výrazu pro cín (stannum). Stanen objevili v rámci dlouhodobějšího výzkumu topologických izolátorů, tedy materiálů, které vedou elektrický proud po okraji či na povrchu, ale nikoliv uvnitř. Zhang s kolegy propočítali, že když jsou topologické izolátory tvořené jenom jedinou vrstvou atomů, jako právě v případě stanenu, tak po okrajích vedou elektrický proud se stoprocentní účinností. Tyto nezvyklé vlastnosti jsou výsledkem složitých interakcí mezi elektrony a jádry atomů ve dvourozměrně uspořádaném materiálu. Magie topologických izolátorů je prý velmi silná, elektrony po jejich okraji sviští jako luxusní vozy po dálnici.
Zhangova skupina už před pár lety předpověděla chování topologických izolátorů u celé řady materiálů, jako je tellurid rtuťnatý (HgTe) a materiály kombinující bismut, antimon, selen a tellur. Další vědecké týmy to postupně potvrdily, zároveň se ale ukázalo, že žádný z těchto materiálů není perfektním vodičem při pokojové teplotě. A to dost omezuje jejich praktické využití. Letos Zhangův tým zkusil právě cín. Po předchozích zkušenostech věděli, že by měli opět hledat v pravé dolní části periodické tabulky a tak není divu, že cín sousedí s antimonem a po úhlopříčce i se selenem.
Výpočty jim potvrdily, že by stanen měl být topologickým izolátorem při pokojové teplotě, a s příměsí atomů fluoru by to měl zvládat přinejmenším do 100 stupňů Celsia.
Pokud se Zhang a spol. někde nespletli a experimenty, které právě probíhají v několika laboratořích po světě jejich závěry potvrdí, tak by stanen mohl vyvolat revoluci ve výrobě elektroniky. Podle Zhanga by první aplikací stanenu okořeněného fluorem měla být technologie elektrického vedení na mikroprocesoru. Pokud by se to povedlo, tak by se takový mikroprocesor významně méně zahříval a také by spotřeboval méně elektřiny. Nebude to úplně samozřejmě snadné. Při průmyslové výrobě bude nutné zajistit, aby se vytvářela opravdu jen dvourozměrná vrstva atomů cínu a také aby tahle vrstva ve zdraví přežila celý proces výroby elektroniky. A nejde jenom o mikroprocesory. Pokud se stanen prosadí, mohl by v mnoha případech nahradit křemík. Zhang vtipkuje, že Silicon Valley jednou možná překřtíme na Tin Valley.
Literatura
SLAC National Accelerator Laboratory News 21. 11. 2013, Physical Review Letters 111: 136804, Wikipedia (Topological insulator).
Diskuze:
supravodivost
Tomáš Kohout,2013-11-27 10:10:41
To je tedy skutečně průlom. Jestli jsem to dobře pochopil, tak se jedná o supravodivost při pokojové a vyšší teplotě?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
