Au-delà du graphène: l'âge de stannation commence

2018
Anonim

La possibilité de conduire de l’électricité à la température ambiante avec un rendement de 100% pourrait transformer les étourdis en un nouveau matériau très tendance.

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Jusqu'à présent, le graphène était considéré comme le matériau du futur pour ses propriétés reconnues dans des domaines tels que l'électronique, l'informatique, la médecine ou l'énergie, entre autres. Mais les progrès récents ont porté leurs fruits pour un nouveau matériau appelé estaneno, dont les excellentes propriétés électriques permettant de conduire l’électricité à la température ambiante avec une efficacité de 100% pourraient soulager le graphène dans le classement des matériaux du futur.

Après deux années de recherche dans le domaine des matériaux 2D, des scientifiques de l’Université de Stanford ont dévoilé un nouveau super matériau sous la forme de maillage en étain 2D d’un seul atome d’épaisseur, qui pourrait conduire l’ électricité à 100 ° C avec 100% d'efficacité L’existence de cet isolant topologique possible a récemment été publiée dans la revue Nature Materials et vient gonfler le catalogue de nouveaux matériaux bidimensionnels d’un atome d’épaisseur tels que les films minces de graphène, silicium, fosforène ou germaneno .

La plupart de ces matériaux se distinguent par leurs qualités de conducteurs d'électricité, mais rien à voir avec ce que la structure en nid d'abeilles des atomes d'étain pourrait offrir. En l'absence de chercheurs confirmant l'aptitude de l' étain à conduire l'électricité sans générer de chaleur, des études récentes révèlent qu'un mince film de stannane pourrait constituer le moyen idéal de conduire l'électricité avec une efficacité de 100% à température ambiante. puces de silicium .

Selon les prédictions faites en 2013 par le physicien de l'Université de Stanford, Shou-Cheng Zhang, pour permettre au courant d'être conduit à travers le film du matériau sans perte d'énergie sous forme de chaleur résiduelle, il est nécessaire que les électrons puissent voyager à température ambiante le long des bords du maillage sans se heurter les uns aux autres ni avec d'autres atomes, comme avec tous les autres matériaux. Et tout indique que les propriétés de l'estaneno pourraient ressembler à celles d'un isolant topologique, confirmant ainsi les prédictions du professeur Zhang.

Estaneno, isolant topologique possible

Un isolant topologique est un matériau présentant une symétrie par inversion du temps et un ordre topologique non trivial. Cela signifie que les électrons ne peuvent se déplacer librement que sur leur bord et non à travers la zone centrale du matériau. Par conséquent, le courant électrique n'est pas dissipé car la résistivité du matériau à ses bords est négligeable et empêche le passage des électrons, comme prédit Zhang.

Cependant, les expériences menées à partir de la vaporisation d'étain sous vide pour créer un maillage d'un atome d'épaisseur sur une base de tellure de bismuth, n'ont pas confirmé les conditions nécessaires pour être considérées comme un isolant topologique. Puisque l'hypothèse établit que le maillage 2D d'atomes d'étain doit former une structure en boucle nid d'abeille, avec une alternance d'atomes repliés vers le haut formant des crêtes ondulées .

D'autre part, le professeur de l'Université de Würzburg en Allemagne, Ralph Claessen, veille à ce que pour effectuer des mesures directes sur la structure du réseau et confirmer que la structure a été correctement réalisée dans le nid d'abeille attaché qui établit l'hypothèse de Zhang, Il serait nécessaire de rejeter les mesures effectuées avec le microscope à effet tunnel et d'opter pour la diffraction des rayons X. Comme l’assure Claessen, cela nécessiterait une plus grande quantité de matériau pour pouvoir confirmer l’hypothèse de la stabilisation en tant qu’isolant topologique, mais cela ouvre la voie à de futures applications technologiques de la stanne dans la fabrication future de puces de silicium à haute efficacité .

Images | via Pixabay, Nature Materials et Physical Review

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