Stanen – kolejny supermateriał nadzieją na szybsze procesory

Artykuł/Nauka 22.11.2013
Stanen – kolejny supermateriał nadzieją na szybsze procesory

Stanen – kolejny supermateriał nadzieją na szybsze procesory

Pamiętamy jakie nadzieje wiązane są z grafenem – materiałem złożonym z jednej warstwy atomów węgla (temat był poruszany również na Spider’s Web).

Dla przypomnienia: grafen jest materiałem o niezwykłych właściwościach. Jest bardzo dobrym przewodnikiem ciepła i elektryczności, ma niezwykle mały opór, przy temperaturze pokojowej występuje w nim niezwykle wysoka ruchliwość elektronów (200000 cm2/Vs, dla porównania krzem ma 1500cm2/Vs). Do tego jest przezroczysty, 100 razy mocniejszy niż stal o tej samej grubości, a jego powierzchnia nie przepuszcza gazów, równocześnie przepuszczając wodę. Jak widać gdy rozciągniemy coś do praktycznie dwuwymiarowych rozmiarów, nabiera to właściwości innych niż te znane z makroskali.

Tego typu struktury – jedna warstwa atomów jakiegoś pierwiastka, nazywane są (trochę na wyrost) strukturami dwuwymiarowymi i często wykazują się nowymi, nieprzewidywalnymi, czasami bardzo użytecznymi właściwościami.

shutterstock_148063043

Potencjalne zastosowania grafenu, z jakim wiąże się nadzieje dla rozwoju technologii, to możliwość stworzenia elastycznych lub przejrzystych wyświetlaczy, również dotykowych, źródeł światła położonych warstwą na ścianach, lub produkcji energii ze światła słonecznego. Największe jednak emocje wzbudzają badania przeprowadzane przez m.in. IBM, idące w kierunku stworzenia nowej rodziny mikroprocesorów opartych o ten materiał.

Cynowa Dolina zastąpi Krzemową?

Wczoraj badacze z Uniwersytetu Stanforda ogłosili wyniki badań nad stworzenie czegoś co nazwali po angielsku stanene (od łacińskiego słowa stannum, oznaczającego cynę), w analogii do angielskiej nazwy grafenu – graphene.

Stanen to jednoatomowa warstwa atomów cyny, a jego interesujące właściwości elektryczne pozwalają wyobrazić sobie nowe zastosowania w technologiach informatycznych.

Shoucheng Zhang, profesor fizyki ze Uniwersytetu Stanforda, twierdzi: Stanen może spowodować że następna generacja procesorów będzie szybsza i będzie wymagać o wiele mniej energii.

Wg Zhanga, stanen to tzw. izolator topologiczny – który, dzięki grubości jednego atomu, przewodzi prąd ze 100% wydajnością, ale tylko na swoich brzegach. To jak niemiecka autostrada dla elektronów – mówi profesor Zhang. Wg obliczeń jego zespołu, stanen będzie wykazywał właściwości izolatora topologicznego w temperaturze pokojowej i powyżej niej, a dodanie atomów fluoru dodatkowo zwiększy zakres temperatur do około 100°C.

Atomy cyny i fluoru stają się izolatorem topologicznym (fot. Yong Xu/Tsinghua University; Greg Stewart/SLAC)
Atomy cyny i fluoru stają się izolatorem topologicznym (fot. Yong Xu/Tsinghua University; Greg Stewart/SLAC)

Zespół naukowców wiąże duże nadzieje z nowym materiałem, nazywając go nawet następcą krzemu. Wg opublikowanego niedawno raportu (w Physical Review Letters), nadaje się on do zastąpienia krzemu w procesorach, umożliwiając o wiele mniejszy pobór prądu i szybsze działania. Dużym jednak wyzwaniem będzie zachowanie jednorodnej warstwy materiału w trakcie procesu budowy procesorów – w tej chwili oparta jest ona na wysokich temperaturach które mogą uszkodzić delikatną membranę zbudowaną z pojedynczych atomów.

Czy będziemy kiedyś na Krzemową Dolinę mówić Cynowa Dolina, jak żartuje profesor Zhang? Nie jestem pewien, ale jestem pewien że od pomysłu do przemysłu daleka droga i na komercyjne, dostępne w naszych laptopach i telefonach produkty, przyjdzie nam jeszcze poczekać.

Źródło: Stanford University, Physical Review Letters

Ilustracje: Tin chemical element of the periodic table with symbol Sn oraz  Transparent future mobile phone made of graphene pochodzą z serwisu ShutterStock.

Dołącz do dyskusji