Por primera vez se fabrica el estaneno

Dibujo20150803 stanene - 2d layer tin atoms - microscope image - nature materials

El estaneno es un material bidimensional (una hoja monoatómica de estaño, Sn, con un solo átomo de grosor). Se predijo su existencia en el año 2013 y se ha logrado fabricar mediante crecimiento epitaxial sobre una superficie de telururo de bismuto (Bi2Te3). Por ahora no se han podido confirmar si sus propiedades electrónicas son las predichas por los modelos teóricos. Este primo del grafeno (C) se une al club junto al siliceno (Si), fosforeno (P) y germaneno (Ge).

El artículo es Feng-feng Zhu et al., “Epitaxial growth of two-dimensional stanene,” Nature Materials, AOP 03 Aug 2015, doi: 10.1038/nmat4384; me he enterado gracias a Chris Cesare, “Physicists announce graphene’s latest cousin: stanene,” News, Nature, 03 Aug 2015, doi: 10.1038/nature.2015.18113. Recomiendo leer “Más allá del grafeno,” LCMF, 03 May 2015.

Dibujo20150803 Atomic structure model for the 2D stanene - nature materials

Según los modelos teóricos las propiedades de conducción de la electricidad del estenato son excepcionales. Su termoelectricidad casi ideal permite que a temperatura ambiente los electrones se muevan sin disipar calor. Esto implica que este material bidimensional sería ideal para desarrollar circuitos eléctricos de bajo consumo. Por desgracia esta propiedad no se ha podido confirmar usando las muestras fabricadas hasta el momento.

Dibujo20150803 Electronic structures of stanene film - nature materials

El estaneno según los modelos teóricos es un aislante topológico excepcional. Debería presentar superconductividad topológica. Además del efecto Hall cuántico anómalo (QAH), el efecto Hall de espín (QSH) y el efecto Hall cuántico anómalo con polarización de espín (SQAH) todos a temperatura ambiente. Lo que si se confirmara haría que fuera un material mucho más prometedor que el grafeno en muchas aplicaciones. De hecho, también sería útil en espintrónica por el papel del espín en la propagación de ondas de electrones (cuasipartículas). Pero seamos cautos, todavía no se ha podido confirmar que el estaneno fabricado sea un aislante topológico ni que posea todas estas maravillosas propiedades. Por supuesto, se está desarrollando una intensa investigación con objeto de comprobarlo.

Dibujo20150803 omparison between DFT calculations and experiments - statnene - nature materials

La resolución de los experimentos (figura a la derecha) todavía es insuficiente para verificar las propiedades predichas por los modelos teóricos basados en la teoría del funcional densidad (figura a la izquierda). Aún así, las propiedades del estaneno son asombrosas. Sin lugar a dudas el estaneno dará mucho que hablar en los próximos años.



7 Comentarios

  1. Dos años han tardado, no es mucho en comparación con otras predicciones. ¿Alguien del área de materiales nos puede decir si es normal hoy día tardar este tiempo, “on average”, en producir un nuevo material que se ha simulado por computadora previamente? Estoy impaciente en ver si lo fabrican en más cantidad…Y, sobre todo y, ver si tiene las propiedades que los ordenadores/simulaciones decían que tendría…¿Y vosotros?

  2. Pequeña pregunta, al estar predicho teóricamente que sea un superconductor topológico ¿también presentaría modos de Majorana en sus límites?.

    1. Nacho, la predicción teórica así lo afirma (estados de borde de tipo fermión de Majorana son una predicción genérica de los superconductores topológicos). Si quieres información más técnica, te recomiendo el review de aislantes topológicos bidimensionales (siliceno, germaneno y estaneno) de Motohiko Ezawa, “Monolayer Topological Insulators: Silicene, Germanene and Stanene,” JPSJ Special Topics on “Recent Progress in Science of Atomic Layers”, arXiv:1503.08914 [cond-mat.mes-hall], 31 Mar 2015.

      1. Gracias Francisco, suena muy prometedor para el campo de la infomación cuántica la posibilidad de modos de Majorana sin “complicadas” heteroestructuras.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 3 agosto, 2015
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