ENGINEERINGNET - Grafeen, zowat de heilige graal wat geleidende materialen betreft, krijgt concurrentie van een splinternieuw materiaal. Staneen zou zo mogelijk nog straffere eigenschappen bezitten.
Eind 2013 voorspelden theoretische fysici van het National Accelerator Laboratory van de universiteit van Stanford in de VS een op grafeen gelijkend materiaal opgebouwd uit tin-atomen. Grafeen is een zogenaamd 2D-materiaal opgebouwd uit een enkele laag koolstofatomen. Sinds de ontdekking en de fabricatie er van blijkt het de ene wonderbaarlijke eigenschap na de andere te bezitten.
Staneen zou in theorie nog meer kunnen. “Het zou de snelheid van de volgende generatie chips kunnen verhogen terwijl het stroomverbruik net omlaag gaat”, aldus professor Shoucheng Zhang. Dat kan omdat Staneen een supergeleider op kamertemperatuur zou zijn. De stof zou met andere woorden elektriciteit met 100 procent efficiëntie geleiden op temperaturen die eigen zijn aan de normale werking van een computerchip.
Dat opent deuren, maar tot voor kort had nog niemand Staneen kunnen fabriceren. Volgens een studie, gepubliceerd in het vakblad Nature Materials, is daar zopas verandering in gekomen. Een team van onderzoekers claimt Staneen te hebben gemaakt. Of het materiaal de wonderbaarlijke eigenschappen heeft die in 2013 voorspeld werden, is nog niet duidelijk. Dat komt omdat het Staneen nog niet succesvol geïsoleerd werd van het materiaal waarop de wetenschappers het vormden.
De onderzoekers, afkomstig van vier Chinese universiteiten, maakten het staneen door tin te verdampen in een vacuüm, waar het vervolgens kon condenseren op een ondersteunende laag vervaardigd uit bismut-telluride. Dat is een combinatie van het tin-achtige metaal bismut en semi-metaal telluur. Dat oppervlak zorgt er voor dat de 2D-staneen-chrystallen vormt, maar tegelijkertijd reageert het ook met het nieuwgemaakte staneen. Zo ontpopt het Staneen zich in het labo nog niet tot topologische isolator. Dat is een materiaal waarover elektronen langs de buitenzijde vrij kunnen bewegen, en net die eigenschap zou dus een potentiële doorbraak in computerchipbouw kunnen betekenen.
Hoofdonderzoeker Zhang denkt dat een enkele laag van het tin een topologische isolator zal blijken te zijn, en dat de toevoeging van fluoride-atomen die eigenschappen zal uitbreiden naar temperaturen tot 100 graden Celsius: ruim genoeg voor gebruik in chips. Door de klassieke bedrading van een chip te vervangen door staneen zou een gewone processor al minder energie gebruiken en efficiënter werken. In de toekomst denkt Zhang dat Staneen ook het silicaten hart van de microprocessor zal kunnen vervangen. Hij ziet Silicon Valley al veranderen in Tin Valley, want helaas veel slechter klinkt.
Twijfel
Zo ver is het natuurlijk nog niet. De onderzoekers zijn dichtbij, maar een bruikbare chip met Staneen is nog niet voor morgen. Sterker nog, het experiment van de Chinese wetenschappers is veelbelovend, maar om zeker te zijn dat het gevonden materiaal het voorspelde Staneen is en de juiste eigenschappen bezit, is er nog heel wat onderzoek nodig
Ralph Claessen van de universiteit van Würzburg in Duitsland nuanceert in ieder geval. Hij is niet helemaal zeker dat het door de Chinezen gemaakte materiaal de juiste structuur heeft.
(bron: ZDNet, Michaël Aussems)
