Στανένιο ή δισδιάστατος κασσίτερος : ο νέος ξάδελφος του γραφενίου

Φυσικοί στις ΗΠΑ και την Κίνα δημιούργησαν ένα νέο υλικό που θεωρείται «ξαδερφάκι» του γραφενίου, καθώς πιστεύεται ότι έχει εξίσου εντυπωσιακές ιδιότητες. Το υλικό ονομάζεται στανένιο και η ύπαρξη του είχε προβλεφθεί θεωρητικά πριν δύο χρόνια αλλά τώρα παράγεται για πρώτη φορά.

Το στανένιο αποτελείται από ένα δισδιάστατο στρώμα πάχους μόνο ενός ατόμου κασσιτέρου (αντί για άτομα άνθρακα όπως το γραφένιο). Τα άτομα αυτά είναι διατεταγμένα σε δομή πλέγματος πάνω σε ένα υπόστρωμα από τελλουρίδιο του βισμούθιου.

Πάντως, αυτή η πρώτη δημιουργία και παρατήρηση του νέου υλικού δεν μπόρεσε να επιβεβαιώσει τις «εξωτικές» ηλεκτρονικές ιδιότητες που θεωρητικά του αποδίδονται, κυρίως την μετάδοση ηλεκτρισμού χωρίς την παραμικρή θερμική απώλεια. Οι ερευνητές, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature Materials» θα συνεχίσουν να μελετούν το νέο υλικό.

Το στανένιο (από τη λατινική λέξη stannum που σημαίνει κασσίτερος) ανήκει σε μια νέα γενιά δισδιάστατων υλικών, που σχηματίζουν ένα πολύ λεπτό φιλμ πάχους μόνο ενός ατόμου από ένα συγκεκριμένο χημικό στοιχείο. Έτσι, έχει ανακαλυφθεί το πυριτένιο (από άτομα πυριτίου), το φωσφορένιο (από άτομα φωσφόρου), το γερμανένιο (από άτομα γερμάνιου) κ.α., καθώς και άλλα υπερ-υλικά, που συνδυάζουν περισσότερα άτομα χημικών στοιχείων.

Πολλά από αυτά τα «εξωτικά» υλικά είναι εξαιρετικοί αγωγοί του ηλεκτρισμού, αλλά το στανένιο -στη θεωρία τουλάχιστον- είναι το καλύτερο σε αυτό τον τομέα. Γι' αυτό, στο μέτρο που κάτι τέτοιο επιβεβαιωθεί, θα ήταν ιδανικό για τα ηλεκτρονικά κυκλώματα του μέλλοντος.

Ορισμένοι επιστήμονες, όπως ο γερμανός φυσικός Ραλφ Κλάεσεν του Πανεπιστημίου του Βίρτσμπουργκ, εξέφρασαν τις επιφυλάξεις τους κατά πόσο όντως δημιουργήθηκε το πρώτο στανένιο, κάτι που, όπως είπε, πρέπει να επιβεβαιωθεί με τη δημιουργία μεγαλύτερης ποσότητας.

Πηγή : Βήμα Science

«Δισδιάστατος τσίγκος», νέος υποψήφιος διάδοχος του πυριτίου

Μια πρωτοποριακή τσίγκινη λαμαρίνα, η οποία πάχος ενός μόλις ατόμου, άγει τον ηλεκτρισμό με απόδοση 100%, και θα μπορούσε στο μέλλον να διαδεχθεί το πυρίτιο στα ηλεκτρονικά κυκλώματα.
Η νέα μορφή του κασσίτερου βαφτίστηκε «στανένιο», ένας συνδυασμός του stannum, της λατινικής λέξης για τον κασσίτερο, με την κατάληξη «-ένιο» που χρησιμοποιείται και για το γραφένιο -μια μορφή του άνθρακα που έχει επίσης τη μορφή φύλλων με πάχος ενός ατόμου. Επειδή τα φύλλα αυτά έχουν αμελητέο πάχος ονομάζονται συχνά και «δισδιάστατα» υλικά.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ και του αμερικανικού υπουργείου Ενέργειας παρουσιάζουν τώρα θεωρητικούς υπολογισμούς που δείχνουν ότι το στανένιο θα ήταν ιδανικό για τη βιομηχανία ημιαγωγών.
Εφόσον οι προβλέψεις της μελέτης επιβεβαιωθούν με εργαστηριακά πειράματα, ο δισδιάστατος τσίγκος θα μπορούσε αρχικά να χρησιμοποιηθεί στα μικροσκοπικά καλώδια που συνδέουν στοιχεία του ίδιου ηλεκτρονικού τσιπ.
Σύμφωνα με τη μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο "Physical Review Letters", ο δισδιάστατος κασσίτερος θα πρέπει να συμπεριφέρεται ως «τοπολογικός μονωτής». Τα υλικά αυτής της κατηγορίας επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μόνο στις άκρες τους ή στην εξωτερική τους επιφάνεια, όχι όμως από το εσωτερικό τους. Όταν μάλιστα οι τοπολογικοί μονωτές έχουν πάχος ενός ατόμου, άγουν τον ηλεκτρισμό με απόδοση 100%.
Οι ασυνήθιστες ιδιότητες των τοπολογικών μονωτών προκύπτουν από περίπλοκες αλληλεπιδράσεις ανάμεσα στα ηλεκτρόνια και τα βαρέα μέταλλα που συνήθως περιέχουν αυτά τα υλικά. Οι υπολογισμοί των ερευνητών δείχνουν τώρα ότι ο κασσίτερος θα ήταν ιδανικό υλικό, καθώς θα λειτουργούσε ως τοπολογικός μονωτής σε θερμοκρασία δωματίου.
Αργότερα θα μπορούσε να αντικαταστήσει πλήρως το πυρίτιο, αρκεί να βρεθεί τρόπος να μην υπερβαίνει ποτέ σε πάχος το ένα άτομο και να μην φθείρεται από τις μεθόδους παραγωγής που εφαρμόζει η βιομηχανία ημιαγωγών.
Η αλήθεια είναι βέβαια ότι υπάρχουν κι άλλα υλικά που θα μπορούσαν να διαδεχθούν το πυρίτιο, όπως το γραφένιο και οι νανοσωλήνες άνθρακα.
Όπως όμως προβλέπει ο Σουσένγκ Ζανγκ του Στάνφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας, η Κοιλάδα του Πυριτίου (Silicon Valley) θα μπορούσε μια μέρα να αντικατασταθεί από την Κοιλάδα του Τσίγκου.

Πηγή : in.gr