Les mérites du graphène, une feuille 2-D d'atomes de carbone, sont bien établis. Dans son sillage ont suivi une multitude de matériaux post-graphène - des analogues structuraux du graphène constitués d'éléments tels que le silicium ou le germanium.

Maintenant, une équipe de recherche internationale dirigée par l'Université de Nagoya (Japon) impliquant l'Université d'Aix-Marseille (France), l'Institut Max Planck de Hambourg (Allemagne) et l'Université du Pays basque (Espagne) ont dévoilé le premier échantillon véritablement planaire de stanène, des feuilles simples d'atomes d'étain (Sn). Le stanène planaire est fortement incliné en tant que conducteur électrique extraordinaire pour la haute technologie.

Tout comme le graphène diffère du graphite ordinaire, le stanène se comporte donc très différemment de l'étain humble en vrac. En raison des interactions spin-orbite relativement fortes pour les électrons dans les éléments lourds, l'étain monocouche est censé être un « isolant topologique, " également connu sous le nom d'isolant quantique à effet Hall (QSH). Les matériaux de cette classe remarquable sont électriquement isolants à l'intérieur, mais ont des surfaces/bords hautement conducteurs. Cette, en théorie, fait d'un isolant topologique monocouche un matériau de câblage idéal pour la nanoélectronique. De plus, les canaux hautement conducteurs aux bords de ces matériaux peuvent véhiculer des courants chiraux spéciaux avec des spins verrouillés avec des directions de transport, ce qui les rend idéales pour les applications de spintronique.

Dans les études précédentes, où le stanène a été cultivé sur des substrats de tellurure de bismuth ou d'antimoine, les couches d'étain se sont avérées très déformées et relativement inhomogènes. L'équipe de Nagoya a plutôt choisi l'argent (Ag) comme hôte, en particulier, la facette cristalline Ag(111), dont la constante de réseau est légèrement supérieure à celle du stanène autoportant, conduisant à la formation d'une monocouche d'étain aplatie sur une grande surface, un pas de plus vers les applications industrielles évolutives.

Des atomes d'étain individuels ont été lentement déposés sur de l'argent dans un processus connu sous le nom de croissance épitaxiale. Surtout, la couche de stanène ne s'est pas formée directement au-dessus de la surface d'argent. Au lieu, comme le montre la spectroscopie au niveau du cœur, la première étape a été la formation d'un alliage de surface (Ag 2 Sn) entre les deux espèces. Puis, un autre tour de dépôt d'étain a produit une couche de pur, stanène hautement cristallin au sommet de l'alliage. La microscopie à effet tunnel montre des images saisissantes d'un réseau en nid d'abeilles d'atomes d'étain, illustrant la structure hexagonale du stanène.

L'alliage garantissait la planéité de la couche d'étain, comme le confirment les calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité. Junji Yuhara, auteur principal d'un article de l'équipe publié dans Matériaux 2D , dit, "Le Stanène suit la périodicité cristalline de l'Ag 2 Alliage de surface Sn. Par conséquent, au lieu de se déformer comme il le ferait isolément, la couche de stanène s'aplatit - au prix d'une légère contrainte - pour maximiser le contact avec l'alliage en dessous."
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Cette stabilisation mutuelle entre le stanène et l'hôte maintient non seulement les couches de stanène impeccablement plates, mais les laisse grandir jusqu'à des tailles impressionnantes d'environ 5, 000 nanomètres carrés.

Le stanène planaire offre des perspectives intéressantes en électronique et en informatique. "L'effet QSH est assez délicat, et la plupart des isolants topologiques ne le montrent qu'à basse température, " selon le chef d'équipe du projet Guy Le Lay à Aix-Marseille Université. " Cependant, le stanène devrait adopter un état QSH même à température ambiante et au-dessus, surtout lorsqu'il est fonctionnalisé avec d'autres éléments. À l'avenir, nous espérons voir le stanène s'associer au silicène dans les circuits informatiques. Cette combinaison pourrait considérablement accélérer l'efficacité de calcul, même par rapport à la technologie de pointe actuelle."