Stanene es '100% eficiente', finalmente podría reemplazar los cables de cobre en chips de silicio

Stanene, aislante topológico: conduce en los bordes, pero no en el interior

Muévete, grafeno y carbino - El stanene, con una eficiencia eléctrica del 100% a temperaturas de hasta 100 grados Celsius (212 F), está aquí y quiere reemplazar los cables de cobre de mala calidad y de alta resistencia que son un gran factor limitante en los chips de computadora actuales. Donde el grafeno es una capa de carbono de un solo átomo de espesor, el estaeno es una capa de estaño de un solo átomo de espesor.

Los chips de computadora modernos, como el Haswell de Intel o el SoC A7 de Apple, tienen más de mil millones de transistores. Piense en eso por un momento: estamos hablando de una pieza de silicio que tiene aproximadamente el mismo tamaño que su miniatura y, sin embargo, hay mil millones de pequeños interruptores allí. Si eso no fuera lo suficientemente loco, cada uno de estos transistores debe estar conectado, a través de pequeños cables de cobre, para formar un dispositivo lógico real. En un chip moderno, puede haber más de 60 millas (100 kilómetros) de cableado de cobre - 60 millas de cable, en un trozo de silicona del tamaño de tu miniatura ...

IBM, interconexiones de cobre

Interconexiones de cobre en un chip IBM



Ahora, el cobre es bastante bueno cuando se trata de conductividad eléctrica, pero cuando se llega al punto en el que los cables de conexión tienen solo unos pocos átomos de ancho, las cosas comienzan a complicarse. Los cables de cobre no solo son muy frágiles (se rompen), sino que a medida que se vuelven más y más delgados, la física cuántica reemplaza a la física clásica y arroja una llave inglesa en las obras.

Stanene, que recibe su nombre del nombre latino del estaño (stannum), es un material teorizado fabricado a partir de una sola capa de átomos de estaño. A diferencia del grafeno, que es tremendamente conductivo, los investigadores de Stanford y el Laboratorio Nacional Acelerador de SLAC dicen que el estaeno debería ser un aislante topológico. Los aislantes topológicos, debido a su disposición de electrones / núcleos, son aislantes en su interior, pero conductores a lo largo de su borde y / o superficie. Según los investigadores de Stanford y SLAC, cuando un aislante topológico tiene un solo átomo de espesor, como el stanene, los bordes pueden conducir la electricidad con una eficiencia del 100%.

Aisladores tópicos y triviales

Los investigadores de Stanford y SLAC dicen que el stanene (que en realidad aún no se ha fabricado) debería tener bordes de eficiencia del 100% a temperatura ambiente, pero más importante aún, agregando un poco de flúor (los átomos amarillos en la imagen en la parte superior de la historia), la eficiencia del 100% se puede mantener a temperaturas de funcionamiento de hasta 100 grados Celsius. Esto es muy importante si alguna vez se va a utilizar stanene en chips de computadora, que tienen temperaturas operativas entre 40 y 90 C.

No estamos del todo seguros de cómo los investigadores alcanzaron la extravagante afirmación del 100% de eficiencia (que estamos bastante seguros de que es técnicamente imposible), pero tal vez solo estén usando '100%' para referirse a 'eficiencia casi perfecta', que Ciertamente es posible si se sitúa a horcajadas en la división de la física cuántica clásica.

No se sabe cuándo se fabricará el stanene por primera vez. Probablemente no será muy difícil modelar stanene a pequeña escala, utilizando microscopios de túnel de barrido y otras técnicas no escalables. Probablemente pasará mucho, mucho tiempo hasta que el stanene se utilice en la producción de chips de computadora.

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