Cynowa przyszłość elektroniki?

Zespół profesora Shouchenga Zhanga z Uniwersytetu Stanforda ma nadzieję, że nowy teoretycznie opracowany materiał umożliwi bezstratne przesyłanie prądu w temperaturze pokojowej i wyższej. Naukowcy są bardzo ostrożni i nie określają stanenu - bo tak nazwali swój materiał - nadprzewodnikiem pracującym w temperaturze pokojowej, jednak ma on bardzo podobne właściwości. Stanen to dwuwymiarowa warstwa cyny. Stąd jego nazwa, pochodząca od łacińskiego stannum.

To nie jest nadprzewodnik, gdyż w zasadniczy sposób różni się od tych materiałów, przewodzi elektryczność ze 100-procentową skutecznością jedynie na krawędziach. Wnętrze materiału jest izolatorem - podkreśla profesor Zhang. W praktyce zatem wstążki stanenu zachowują się jak dwie nadprzewodzące linie, z których każda jest umieszczona na jednej z krawędzi. Opór, a co za tym idzie strata przesyłanego ładunku, pojawia się jedynie na końcu wstążki, gdzie musi być ona podłączona np. do obwodów tracydyjnego układu. Główna różnica pomiędzy stanenem a tradycyjnym przewodnikiem polega na tym, że w przewodniku całkowity opór wzrasta liniowo wraz z jego długością. W przypadku stanenu opór pojawia się na końcach, zatem jest stały, niezależnie od długości - dodaje Zhang.

W Chinach i Niemczech trwają obecnie prace, których celem jest uzyskanie stanenu, potwierdzenie jego właściwości i opracowanie metod jego produkcji. Profesor Zhang ma nadzieję, że praktyka potwierdzi teorię. Jego zespół już kilkukrotnie dobrze przewidywał właściwości izolatorów topologicznych, czyli materiałów, które przewodzą prąd tylko na powierzchni. Uczeni ze Stanforda stwierdzili w ostatnim czasie, że tellurek ołowiu i kilkanaście innych stopów to izolatory topologiczne, które charakteryzują się 100-procentowym przewodnictwem w niskich temperaturach. Wszystkie obliczenia znalazły eksperymentalne potwierdzenie.

Profesor Zhang przypomina, że wszystkie znane nam nadprzewodniki zostały odkryte na drodze eksperymentów, a nie teoretycznych obliczeń. Inaczej ma się sprawa z topologicznymi izolatorami. Wszystkie one zostały najpierw odkryte na drodze teoretycznej, a później potwierdzone eksperymentalnie.

Z obliczeń, jakie przeprowadzili Zhang i Yong Xu z Tsinghua University wynika, że gdy wzbogacimy dwuwymiarową warstwę cyny atomami fluoru, to 100-procentową efektywność przewodzenia prądu na krawędziach osiągniemy w temperaturach sięgających nawet 100 stopni Celsjusza.

cyna stanen izolator topologiczny nadprzewodnik