I pregi del grafene, un foglio 2-D di atomi di carbonio, sono ben stabiliti. Sulla sua scia sono seguiti una serie di materiali post-grafene, analoghi strutturali del grafene fatti di elementi come silicio o germanio.

Ora, un gruppo di ricerca internazionale guidato dall'Università di Nagoya (Giappone) che coinvolge l'Università di Aix-Marseille (Francia), l'Istituto Max Planck di Amburgo (Germania) e l'Università dei Paesi Baschi (Spagna) hanno svelato il primo campione veramente planare di stanene, fogli singoli di atomi di stagno (Sn). Lo stanene planare è considerato uno straordinario conduttore elettrico per l'alta tecnologia.

Proprio come il grafene differisce dalla normale grafite, così lo stanene si comporta in modo molto diverso dall'umile stagno in forma sfusa. A causa delle interazioni spin-orbita relativamente forti per gli elettroni negli elementi pesanti, Si prevede che lo stagno monostrato sia un "isolante topologico, " noto anche come isolante di quantum spin Hall (QSH). I materiali di questa notevole classe sono elettricamente isolanti nei loro interni, ma hanno superfici/bordi altamente conduttivi. Questo, in teoria, rende un isolante topologico a strato singolo un materiale di cablaggio ideale per la nanoelettronica. Inoltre, i canali altamente conduttivi ai bordi di questi materiali possono trasportare speciali correnti chirali con spin bloccati con direzioni di trasporto, che li rende ideali per applicazioni di spintronica.

Negli studi precedenti, dove lo stanene veniva coltivato su substrati di tellururo di bismuto o antimonio, gli strati di stagno si sono rivelati molto deformati e relativamente disomogenei. Il team di Nagoya ha invece scelto l'argento (Ag) come ospite, in particolare, la sfaccettatura del cristallo Ag(111), la cui costante reticolare è leggermente superiore a quella dello stanene autoportante, portando alla formazione di un monostrato di stagno appiattito in una vasta area, un passo avanti verso applicazioni industriali scalabili.

I singoli atomi di stagno sono stati lentamente depositati sull'argento in un processo noto come crescita epitassiale. In modo cruciale, lo strato di stanene non si è formato direttamente sopra la superficie d'argento. Anziché, come mostrato dalla spettroscopia a livello di core, il primo passo è stata la formazione di una lega superficiale (Ag ₂ Sn) tra le due specie. Quindi, un altro giro di deposizione di stagno ha prodotto uno strato di puro, stanene altamente cristallino in cima alla lega. La microscopia a tunnel mostra immagini sorprendenti di un reticolo a nido d'ape di atomi di stagno, illustrante la struttura esagonale di stanene.

La lega garantiva la planarità dello strato di stagno, come confermato dai calcoli della teoria del funzionale densità. Junji Yuhara, autore principale di un articolo del team pubblicato su Materiali 2-D , dice, "Stanene segue la periodicità cristallina dell'Ag ₂ Lega superficiale Sn. Perciò, invece di piegarsi come farebbe da solo, lo strato di stanene si appiattisce, al costo di una leggera deformazione, per massimizzare il contatto con la lega sottostante."
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Questa stabilizzazione reciproca tra stanene e ospite non solo mantiene gli strati di stanene perfettamente piatti, ma li lascia crescere fino a dimensioni impressionanti di circa 5, 000 nanometri quadrati.

Lo stanene planare ha prospettive entusiasmanti nell'elettronica e nell'informatica. "L'effetto QSH è piuttosto delicato, e la maggior parte degli isolanti topologici lo mostrano solo a basse temperature, " secondo il capogruppo del progetto Guy Le Lay dell'Università di Aix-Marseille. "Tuttavia, si prevede che lo stanene adotti uno stato QSH anche a temperatura ambiente e oltre, soprattutto se funzionalizzato con altri elementi. Nel futuro, speriamo di vedere lo stanene in partnership con il silicene nei circuiti dei computer. Questa combinazione potrebbe accelerare drasticamente l'efficienza computazionale, anche rispetto all'attuale tecnologia all'avanguardia."