Станен - новий матеріал одноатомной товщини, який може потіснити графен в області електроніки
Цілком ймовірно, що графену доведеться трохи посунутися з першого місця п'єдесталу пошани, яке він займає в якості найбільш перспективного матеріалу для створення електронних пристроїв та мікропроцесорів наступних поколінь. А змістити звідти графен зможе новий матеріал, станен (Stanene), який також є матеріалом одноатомной товщини, що складається з атомів олова і атомів фтору. Згідно з розрахунками вчених-фізиків з Стенфордського університету і Національної лабораторії лінійних прискорювачів SLAC американського Міністерства енергетики (US Department of Energy, DOE), цей матеріал може стати першим у світі матеріалом, що проводять електричний струм зі 100-відсотковою ефективністю, як при кімнатній температурі, так і при більш високих температурах, при яких працюють кристали сучасних мікропроцесорів.
Назва станен походить від латинської назви олова станнум (stannum), об'єднаного з закінченням-ен, запозиченим у назви графен. "Якщо наші розрахунки будуть підтверджені результатами експериментів, які вже проводяться зараз в кількох лабораторіях по всьому світі, то станен стане матеріалом, використання якого дозволить значно збільшити швидкість роботи комп'ютерних процесорів майбутніх поколінь, знизивши при цьому кількість споживаної і виділяється ними енергії" - розповідає Шоукэнг Занг (Shoucheng Zhang), професор фізики Стенфордського університету і керівник об'єднаної наукової групи.
Протягом досить довгого часу професор Занг разом з його колегами працювали над попередніми розрахунками електричних і електронних властивостей матеріалів особливого виду, відомих як топологічні ізолятори. Такі матеріали здатні проводити електричний струм не через всю площу їх перетину, а тільки по окремих дільницях, найчастіше по краях і по поверхні. Такі незвичайні електричні властивості топологічних ізоляторів обумовлюються складними взаємодіями електронів матеріалу і ядер атомів важких елементів. Але якщо топологічний ізолятор стає товщиною в один атом, весь цей матеріал перетворюється на поверхню, що проводить електричний струм без всяких втрат, зі 100-відсотковою ефективністю.
Обчислення, зроблені групою професора Занга, показали, що матеріал, що складається з одного шару атомів олова, буде топологічним ізолятором, і, як наслідок цього високотемпературним надпровідником, "працюють" при кімнатній температурі. А додавання атомів фтору до складу цього матеріалу дозволило стабілізувати його унікальні властивості і при більш високих температурах, принаймні, до 100 градусів за шкалою Цельсія. Цей діапазон цілком відповідає температурному діапазону, при якому працюють кристали більшості мікропроцесорів та інших електронних чіпів.
Для нового матеріалу, станена, вчені бачать найголовнішу область його застосування - використання його в якості матеріалу електричних провідників, які з'єднують в єдине ціле окремі елементи і функціональні вузли мікропроцесорів. Використання станена в цій ролі дозволить електронам переміщатися, не зустрічаючи опору на своєму шляху, що приведе до зниження втрат у вигляді виділяється теплової енергії. "Крім цього, унікальні властивості станена можна використовувати для створення більш дрібних "цеглинок", з яких складаються всі комп'ютерні чіпи, - транзисторів. Але до цього ми прийдемо лише після того, як досконало вивчимо всі властивості цього матеріалу і знайдемо рішення деяких технологічних проблем" - розповідає професор Занг.
Проблеми технологічного плану, про яких згадує професор Занг, полягають у необхідності забезпечення цілісності і збереження одноатомного матеріалу щодо легкоплавкого олова під час високотемпературних процесів при виробництві напівпровідникових чіпів. Але, будемо сподіватися, що вчені знайдуть прийнятне рішення вищеописаної проблеми і світ в недалекому майбутньому побачить нові малопотребляющие і високопродуктивні мікропроцесори.