Materiály o tloušťce jedné atomové vrstvy se pomalu, ale jistě, ukazují býti materiály budoucnosti. Dokázal to a stále dokazuje právě grafen, což není nic jiného než 1 atom silná vrstva uhlíku. Ale to neznamená, že je to ten nejúžasnější možný 1atomový materiál. Cín se dle vědců ze Stanfordu a DoE ukazuje být ještě zajímavějším a tak v nadcházejících letech bude podstupovat to, co podstupuje grafen už skoro dekádu: výzkum a vývoj za účelem ekonomicky přijatelné sériové výroby.

Jednoatomové vrstvě cínu se říká americkou angličtinou „Stanene“ a jelikož „Graphene“ označujeme v češtině za grafen, předpokládejme, že tento nový materiál bude ustálen pod českým názvem stanen. Originální název je kombinací latinského označení cínu (stannum) a „-ene“ dovětku po vzoru grafenu/graphene.

A nyní si povězme pohádku ne nepodobnou té o grafenu, akorát to berte tak, že stanen jde v těch věcech ještě dál. Stanen (údajně) umožní další zvyšování rychlostí a další poklesy spotřeby v budoucích generacích počítačových čipů. To vše v závislosti na tom, jestli se zjištění vědců ze Stanfordu/DoE podaří ověřit dalšími nezávislými laboratořemi ve světě. Tolik praví Shoucheng Zhang, profesor fyziky a šéf stanenového týmu na Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES).

Cesta ke stanenu vedla skrze základní výzkum vycházející převážně z výpočtů vlastností speciálních tříd materiálů známých jako topologické izolátory, které vykazují vodivost pouze na vnějších hranách či površích, ale ne skrze své vnitřní části. Pokud jsou tyto topologické izolátory tenké pouze jednu atomovou vrstvu, vedou jejich vnější části elektřinu - a teď si sedněte - se 100% efektivitou. Vědci opravdu tvrdí, že se 100%, nikoli „near 100%“. Tečka. Mohou za to komplexní interakce mezi elektrony a atomovými jádry těžkých atomů.

Vědci přirovnávají princip 100% efektivní vodivosti k německé dálnici: dokud se elektronům nic nepostaví do cesty, valí to prostě maximální rychlostí beze ztrát. A na 1atomové vrstvě se jim do cesty nemá co postavit.

V letech 2006 a 2009 předpověděl tým profesora Zhanga, že tellurid rtuti a několik kombinací bismutu, antimonu, seleniu či telluru může být právě takovým topologickým izolátorem. A již brzy poté to jiné experimenty potvrdily, byť žádný z materiálů nevedl elektrony tak skvěle při pokojové teplotě, což limitovalo případné komerční nasazení. Letošek byl rokem, kdy se ověřoval právě cín, a to díky hostujícímu profesoru Yong Xu z pekingské Tsinghua University. Kombinace 1atomové vrstvy cínu a atomů fluoru, tvořící náš výsledný stanen, je tou pravou - přidání fluoru totiž prodlužuje vynikající vlastnosti 1atomové vrstvy cínu až k teplotám do 100 °C.

Tolik tedy první teoretické a experimentální poznatky. Peofesor Zhang předpokládá, že nejprve se stanen použije jako vodič k propojování jednotlivých sekcí mikroprocesorů, tedy jako hloupá propojka, nikoli jako aktivní prvek. Ke konstrukci tranzistorů ze stanenu máme ještě daleko. Nicméně i pouhé propojování částí čipů pomocí stanenových „drátků“ povede k úsporám energie.

Jednoho dne možná stanen nahradí dosluhující křemík. Nebo i grafen…