Атомарный слой олова станет новым суперматериалом?

Одиночный слой атомов олова может стать первым материалом, способным проводить электричество со 100% эффективностью в рабочем диапазоне температур компьютерных чипов. К такому выводу пришел коллектив физиков-теоретиков из Национальной лаборатории ускорителя SLAC Минэнергетики США и Стэнфордского университета.

Их расчеты показывают, что атомарный слой олова может проявлять свойства топологического изолятора при комнатной температуре, а добавка атомов фтора поднимает верхнюю границу рабочего температурного диапазона по меньшей мере до 100 °С.

Новый 2D-материал получил название станен — сочетание латинского названия олова с суффиксом из графена.

«Если наши прогнозы будут подтверждены экспериментами, ведущимися сейчас в нескольких лабораториях по всему миру, станен сможет увеличить быстродействие и уменьшить энергетические потребности будущих поколений компьютерных чипов», — пишет руководитель исследовательского коллектива, профессор физики Стэнфорда, Шоучэн Чжан (Shoucheng Zhang) в статье, вышедшей недавно в Physical Review Letters.

В 2006 и 2009 гг. группа Чжана прогнозировала свойства топологических изоляторов для ряда новых материалов (комбинации висмута, сурьмы, селена и теллура), что было успешно впоследствии подтверждено экспериментами. Однако ни один из этих материалов не обеспечивал качеств идеального проводника электричества при комнатных температурах, что ограничивало применимость топологических изоляторов в реальных приложениях.

Первым приложением для станена, по мнению Чжана, станут проводники, подобно автомагистралям — без ограничения скорости — соединяющие между собой различные блоки микропроцессора. Передача электронов без сопротивления предотвратит любые проблемы с трафиком информации в процессорах, значительно уменьшит энергопотребление и выделение тепла. «В конечном итоге можно представить, что станен найдет применение во многих других структурах схем, включая замещение кремния в самом центре транзисторов», — полагает Чжан.

Разумеется, для этого индустрии еще предстоит решить ряд технологических проблем, связанных с получением одноатомного слоя олова и обеспечением его сохранности на протяжении высокотемпературных стадий процесса изготовления микрочипа.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365