La posibilidad de conducir electricidad a temperatura ambiente con una eficacia del 100% podrían convertir al estaneno en el nuevo súper material de moda
Hasta ahora el grafeno estaba considerado como el material del futuro por sus reconocidas propiedades en campos cómo la electrónica, la informática, la medicina o la energía, entre otras. Pero los recientes avances han dado fruto a un nuevo súper material llamado estaneno, cuyas excelentes propiedades eléctricas para conducir electricidad a temperatura ambiente con una eficacia del 100% podrían relevar al grafeno en el ranking de los materiales del futuro.
Tras dos años de investigación en el campo de los materiales 2D, científicos de la Universidad de Stanford han dado a conocer un nuevo súper material en forma de malla 2D de estaño de tan solo un átomo de espesor, que podría conducir la electricidad a 100ºC con una eficacia del 100%. La existencia de este posible aislante topológico fue publicada recientemente en la revista Nature Materials y viene a engrosar el catálogo de nuevos materiales bidimensionales de un átomo de espesor como las delgadas películas de grafeno, siliceno, fosforeno o germaneno.
La mayor parte de estos materiales destacan por sus cualidades como conductores de la electricidad, pero nada que ver con lo que podría ofrecer la estructura en nido de abeja de los átomos de estaño. A falta de que los investigadores confirmen la capacidad del estaneno como conductor de la electricidad sin generar calor residual, estudios recientes revelan que una película delgada de estaneno podría ser el medio perfecto para conducir electricidad con un 100% de eficacia a temperatura ambiente en los futuros chips de silicio.
Según las predicciones realizadas en 2013 por el físico de la Universidad de Stanford, Shou-Cheng Zhang, para permitir que la corriente sea conducida a través de la película del material sin perder energía en forma de calor residual, es necesario que los electrones sean capaces de viajar a temperatura ambiente a lo largo de los bordes de la malla sin colisionar entre ellos ni con otros átomos, tal y como ocurre con el resto de materiales. Y todo apunta a que las propiedades del estaneno podrían asemejarse a las de un aislante topológico, confirmando así las predicciones del profesor Zhang.
Estaneno, posible aislante topológico
Un aislante topológico es un material con simetría de inversión de tiempo y orden topológico no trivial. Esto significa que los electrones solo pueden moverse libremente a lo largo de su borde y no a través de la zona central del material. Por tanto, la corriente eléctrica no se disipa porque la resistividad del material en sus bordes es inapreciable e impide que se frene el paso de electrones, tal y como predijo Zhang.
Sin embargo, los experimentos realizados a partir de la vaporización de estaño en el vacío para crear una malla de un átomo de espesor sobre una base de teluro de bismuto, no confirmaron las condiciones necesarias para ser considerado como un aislante topológico. Ya que las hipótesis establecen que la malla 2D de átomos de estaño debe formar una estructura en nido de abeja abrochado, con átomos alternos plegados hacia arriba formando crestas onduladas.
Por otro lado, el profesor de la Universidad de Würzburg en Alemania, Ralph Claessen, asegura que para realizar mediciones directas sobre la estructura de la red y confirmar que se ha realizado correctamente la estructura en nido de abeja abrochado que establece la hipótesis de Zhang, habría que descartar las mediciones realizadas con el microscopio de efecto túnel y optar por la difracción de rayos X. Evidentemente, tal y como asegura Claessen, esto requeriría una mayor cantidad de material para poder confirmar la hipótesis del estaneno como aislante topológico, pero abre una posible vía hacia las futuras aplicaciones tecnológicas del estaneno en la futura fabricación de chips de silicio de alta eficiencia.
Imágenes | vía Pixabay, Nature Materials y Physical Review
