В настоящее время даже высокая электропроводность меди начинает сдерживать развитие компьютеров, несмотря на то, что она используется на грани возможностей. Теперь, новый материал, состоящий из одного слоя атомов олова, может стать первым в мире электрическим проводником, работающим со 100% эффективностью. Это сделало бы его еще более проводящим, чем графен.

 

 Новый материал еще не изготовлен (более поздняя новость "Получен новый 2D-материал - станен"), но был назван "станен" ("stanene") - сочетание латинского слова олова (stannum) и суффикса слова “графен”.   Станен был обнаружен исследователями из Департамента энергетики США (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory и Стэнфордского университета и может вызвать революцию в  вычислениях путем замены медных проводов, до сих пор используемых в современных компьютерных чипах.

Медь имеет очень высокую электропроводность, помимо того, что она относительно дешева и пластична. На данный момент ученые пропускают через медь столько электричества, что за счет нагрева, возможно ее возгорание. Если станен оправдает надежды, то чипы могли бы стать меньше и быстродейственнее, не допуская опасности их перегрева.

Станен является «топологическим изолятором", то есть его внутренняя часть является изолятором, электропроводность осуществляется вдоль поверхности. Делая материал толщиной всего в один атом, станен по существу является сплошной поверхностью, что позволяет ему проводить электричество с КПД 100 %.

При добавлении атомов фтора к соединению, ученые могут сохранить этот уровень КПД при температурах до 100°С , что позволит использовать материал в компьютерах, где процессоры обычно работают при температурах между 40 и 90°С.

Тем не менее, есть много препятствий, стоящих между станеном и его массовым использованием (не ограничиваясь трудностями изготовления проводов толщиной в один атом в промышленных масштабах) и без существующих опытных образцов материала, возможно, еще рано, чтобы приходить в восторг. "Станен может увеличить скорость и снизить энергетические потребности будущих поколений компьютерных чипов, если наш прогноз подтвердится экспериментами, которые ведутся в нескольких лабораториях по всему миру" - сказал профессор физики Чжан из Стэнфордского университета и руководитель группы по проекту - "Волшебство топологических изоляторов в том, что по самой своей природе, они заставляют электроны двигаться по определенному пути без ограничения скорости. Пока они находятся на краях или поверхностях - электроны будут двигаться без сопротивления."

Эксперименты для подтверждения моделирования группы Чжана в настоящее время находятся в стадии реализации в Германии и Китае, и если им удастся изготовить станен и подтвердить его свойства, это может стать хорошей новостью для производителей чипов, так как переход на тонкие ленты из станена для высокоскоростных соединений может уменьшить мощность чипа и выделение в нем тепла.  Чжан возлагает большие надежды, что результаты их моделирования будут подтверждены, так как он и его коллеги уже имеют опыт прогнозирования свойств топологических изоляторов. Команда Чжана уже предсказала, что теллурид ртути и ряд других соединений должны являться топологическими изоляторами, что впоследствии было подтверждено экспериментально. Было предсказано, что эти соединения, изготовленные в виде монослоев, должны проводить электричество с КПД 100 % вдоль краев, хотя и только при низких температурах, таких же как для сверхпроводников.

Источник: www.newmaterials.com

Энергетика и промышленность России - информационный портал           Научный журнал “Видеонаука          Наука и технологии России − STRF.ru

Другие партнёры сайта