Szobahőmérsékleten is szupravezető lehet a sztanén

A grafén mintájára ónból készült atomi vastagságú anyagból egyelőre csak kis mennyiséget állítottak elő, de elektromos tulajdonságai kivételesnek ígérkeznek.

Szobahőmérsékleten is szupravezető lehet a sztanén

Mindössze két évvel azt követően, hogy a fizikusok rájöttek, ónból is lehetséges egy atom vastagságú hálót csinálni, már el is készült az első ilyen struktúra. A vékonyka réteg a sztanén nevet kapta az ón latin elnevezése, a stannum után. Az ugyanakkor egyelőre nem világos, hogy az újfajta anyag rendelkezik-e azokkal a különleges elektromos tulajdonságokkal, amelyeket megjósoltak vele kapcsolatban, például hogy képes-e úgy vezetni az áramot, hogy közben gyakorlatilag nem generál hőt.

A sztanénhoz hasonló anyagok első képviselője a szénatomok hexagonális rácsából álló grafén volt. A szén ezen allotróp módosulata olyan kedvező tulajdonságokkal bír, hogy a kutatók évek óta igyekeznek olcsó megoldást találni tömeges előállítására, illetve más anyagokból is létrehozni hasonló struktúrákat, hátha hasonlóan érdekes matériákat kapnak eredményül. Az elmúlt években így született meg egyebek mellett szilicén, a foszforén, a germanén és most sztanén.

Ezen atomi rétegek többsége különlegesen hatékonyan vezeti az elektromosságot, a sztanénnal kapcsolatban azonban még az átlagosnál is nagyobbak az elvárások. A szakértők számításai szerint ugyanis az sztanén hálójának pereme mentén szobahőmérsékleten is úgy képesek utazni az elektronok, hogy közben egyáltalán nem ütköznek más elektronokkal és atomokkal. Ez azt jelentené, hogy az anyag veszteséghő nélkül képes vezetni az áramot, vagyis normál körülmények közt is szupravezetőként működhet, állítja Sou-Cseng Csang, a Stanford fizikusa, aki 2013-ban elsőként vetette fel az ónból készült atomi háló létrehozásának lehetőségét.

A sztanén tehát papíron tökéletes anyagnak tűnik a különféle áramkörökben való használathoz. Az anyag ráadásul kiemelkedő vezetőképességének köszönhetően egyben a topologikus szigetelők egyik mintapéldánya is lehet, állítják a szakértők, hiszen az elektronok nem lépnek be a háló belsejébe, hanem annak peremén haladnak, haladási irányuk pedig belső impulzusmomentumuktól (spin) függ. Az átáramló töltésmennyiségből pedig így szinte semmi sem veszik el, mivel az anyaghibák többsége a spint nem képes befolyásolni, mondja Csang.

Csang és kollégái négy kínai egyetem munkatársainak közreműködésével hozták létre a sztanént, annak topologikus szigetelő voltát azonban egyelőre nem tudták megerősíteni. Az anyagot úgy hozták létre, hogy vákuumban elpárologtatták az ónt, majd annak atomjait egy bizmut-tellurid felületre hagyták leülepedni. Mint utólag kiderült, ez az alap valóban kedvez a két dimenziós kristályszerkezet kialakulásához, azonban interakcióba is kerül a képződő atomi réteggel, így nem megfelelő arra, hogy topologikus szigetelőket növesszenek rajta, mondja Csang.

Csang és kollégái egyelőre abban sem lehetnek teljesen biztosak, hogy valóban sztanént hoztak létre, mivel csak az atomi vastagságú lap felső részét tudták megvizsgálni pásztázó alagútmikroszkóppal. A felvételeken azonban az előzetes várakozásoknak megfelelő mintázat rajzolódott ki, így a kutatók szerint igen valószínű, hogy sikerült előállítani a hatszögletű egységekből álló, enyhén gyűrt rácsot. Ahhoz azonban, hogy a sztanén szerkezetéről pontosabb felvételek legyenek készíthetők, nagyobb mennyiséget kell előállítani az anyagból, mint amennyit a szakértők első alkalommal létrehoztak. Csang és társai jelenleg olyan felületeket próbálnak azonosítani, amelyeken már a sztanén elektromos tulajdonságai is ténylegesen tesztelhetők lehetnek.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward