完美的材料！单层锡导电率可达100％ （惊）

http://news.mydrivers.com/1/284/284679.htm


来自美国能源部SLAC国家加速实验室、斯坦福大学的理论物理学家们发现，单层锡原子可能会成为世界上第一种能在常温下(就计算机芯片而言)达到100％导电率的超级材料，远远胜过近年来的热门材料石墨烯。


研究人员把这种新材料叫做“Stanene”。这是将锡的拉丁语名称(stannum)和石墨烯(graphene)的词尾组合在一起而来的。石墨烯也是一种单层材料，但原子是碳，出色的电气性能使其有非常着广泛的应用。


领导这次实验的斯坦福、斯坦福材料与能源科学研究院(SLAC合作机构)物理学教授张守晟(音)说：“如果我们的预言能够得到全球多家实验室正在进行的试验的证实，Stanene或许可以提高未来计算机的速度，并降低能耗。”

                               
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过去十年间，张教授和他的同事计算和预测了这种叫做拓扑绝缘体(topological insulator)的特殊材料的电气性能，其导电性只存在于材料的边缘或表面，而不是内部。当拓扑绝缘体只有一层原子厚的时候，它的边缘导电性就会达到完美的100％。这种不寻常的性能来自材料内部电子和重原子核之间复杂的互动。


张教授表示：“拓扑绝缘体的秘密在于它本身的特性。它能使电子沿着一定的方向移动，而没有任何速度限制，就像在高速公路上一样。只要它们在高速公路上，也就是材料的边缘和表面，电子就可以没有限制地移动。”


2006年和2009年，张教授的研究小组预测，碲化汞和几种铋、锑、硒、碲的化合物应该是拓扑绝缘体，其他试验很快就证实了这一点，但这些材料在常温下都不是电的完美导体，商业应用很有限。


今年初，来自清华大学的访问学者徐勇(音)与张教授的研究团队合作，考察了单层纯锡的性能。


徐勇称：“我们知道，我们应该考察元素周期表右下角的那些元素。之前所有富电子的重元素拓扑绝缘体都在这里。”


他们的计算表明，单层锡在室温甚至室温以上都是拓扑绝缘体，而且如果在锡中加入氟原子，工作范围可以达到至少100℃。


张教授说，这种锡氟化合物的第一个应用，就是制作微处理器元件间的连线，让电子可以像汽车在高速公路上一样快速移动。在传统的导体中，汽车上下斜坡时会发生交通堵塞，但是Stanene制作的连线可以大幅减少微处理器的能耗和发热。


当然，这并不容易，必须确保只使用单层的锡，并且在制作芯片的高温过程中要保证单层锡的完整。


张教授说：“最终，我们可以将Stanene用在更多的电路结构中，甚至是代替晶体管的核心元素硅。或许有一天，硅谷会改名叫锡谷。”

                               
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将氟原子(黄色)加入单层的锡原子(灰色)就会得到Stanene，边缘(蓝色和红色)的导电性近乎完美

超导体？？

本身已经是单层原子了，还有边缘可言吗。如果像图中这样，Sn与Si接合处的电阻又是多少？

单层锡原子的边缘，导电性能很弱吧？微微微安级别的？

即便是超导，这微观结构的导电量估计不大吧？

消息来源还待商榷

我在文献查询中还没查到论文，等待论文发表。

taiwayaya 发表于 2013-12-5 21:37

                               
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能用在哪个方面啊？

目前来看，也就像文章所说的，只能用在一些低电压的领域如半导体工业、微电子元件等等！！

天道无极 发表于 2013-12-6 02:30

                               
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目前来看，也就像文章所说的，只能用在一些低电压的领域如半导体工业、微电子元件等等！！
...

材料科学的很多专业文献我没查到该文章。

集肤效应啊，科学名称叫趋肤效应。这货不就是这个概念吗？
电流在导体内流动，若有频率会聚集在导体表面，频率越高此效应越明显。就是说电流都是在导体表面。其内部没有电流。这就是老式的电视天线都是空心铜管的解释。
学电子的都知道。

这种材料只能用于微电子领域，因为它不能通过较大的电流，与超导体也不是同一个概念。