Олово может стать материалом будущего вместо графена

Исследование учёных из лаборатории при министерстве энергетики США и Станфордского университета показывают, что единственный слой атомов олова может стать первым в мире материалом со 100% проводимостью при комнатной температуре. Физики назвали полученный ими материал станен (stanene), от латинского слова олово – stannum, и суффикса, взятого из слова graphene. По словам его создателей, станен повысит производительность будущих чипов и снизит их уровень энергопотребления. В настоящее время эксперименты с данным материалом ведутся в нескольких лабораториях по всему миру.

Ведущий автор исследования Шоуджен Джанг (Shoucheng Zhang) и его группа на протяжении последнего десятилетия на теоретической основе рассчитывали и предсказывали электронные свойства особого класса материалов под названием топологические диэлектрики. Они способны проводить электричество только по своим внешним поверхностям, и когда толщина подобных материалов составляет всего один слой атомов, проводимость достигает 100%. Это свойство является результатом сложных взаимодействий электронов и ядер тяжёлых атомов данных материалов.

Между 2006 и 2009 годами такие свойства были предсказаны у теллурида ртути, висмута, сурьмы, селена и теллура, что потом экспериментально подтвердили другие исследовательские группы. К сожалению, при комнатной температуре их проводимость неидеальна, ограничивая потенциал их коммерческого применения.

Поскольку все эти материалы находятся в одной части таблицы Менделеева, было решено рассмотреть находящееся там же олово. Расчёты показали, что единственный атомный слой олова может оказаться топологическим диэлектриком, а добавление атомов фтора расширяет диапазон его функционирования до 100 градусов.

Первым применением данного материала могут быть проводники, связывающие различные блоки микропроцессоров. Хотя внутренние участки блоков останутся выполненными из привычных полупроводников, использование станена позволит сократить энергопотребление и нагревание. В конечном же счёте физики видят применение станена в составе большинства электрических цепей и в качестве замены кремния в транзисторах. После этого, считают они, Силиконовую долину можно будет переименовывать в Оловянную.