Nanotecnologia

Estaneno: primeiro supercondutor a temperatura ambiente?

Estaneno, um grafeno de estanho
A adição de átomos de flúor (amarelo) a uma camada atômica de estanho - o estaneno - poderá resultar no primeiro supercondutor a temperatura ambiente. [Imagem: Yong Xu/Tsinghua University/Greg Stewart/SLAC]

Estaneno

Em tempos de materiais-maravilha à base de carbono, parecia que nada poderia superar os nanotubos - até surgir o grafeno.

Mas agora cientistas estão pedindo que o grafeno dê um passinho à frente, cedendo espaço para o recém-chegado "estaneno".

Estaneno é uma folha unidimensional - formada por apenas uma camada de átomos - do metal estanho, símbolo químico Sn.

O estaneno promete ser nada menos do que o primeiro supercondutor à temperatura ambiente, transportando eletricidade com 100% de eficiência.

É o que garantem Yong Xu e seus colegas das universidades Tsinghua (China) e Stanford (EUA).

"O estaneno poderá aumentar a velocidade e diminuir o gasto de energia das futuras gerações de chips de computador, caso nossas previsões sejam confirmadas por experimentos que estão em andamento em vários laboratórios ao redor do mundo," disse o professor Shou-cheng Zhang, coordenador do estudo.

Isolantes topológicos

Os resultados são fruto do trabalho com os isolantes topológicos, uma classe de materiais muito promissores devido à sua característica de conduzir eletricidade apenas na sua superfície externa, mas não em seu interior.

Em 2011, outra equipe já havia apontado que um isolante topológico mais complexo poderia ser magnético e supercondutor.

Isso porque, ao se destacar a camada externa desses materiais, eles devem conduzir eletricidade com 100% de eficiência, ou seja, são supercondutores.

"A magia dos isoladores topológicos é que, pela sua própria natureza, eles forçam os elétrons a mover-se em faixas definidas, sem qualquer limite de velocidade, como nas autobans alemãs," explicou Zhang. "Enquanto eles estiverem na via rápida - as bordas ou as superfícies - os elétrons vão viajar sem resistência."

Mas nenhum dos isolantes topológicos conhecidos até agora se tornaria um condutor perfeito de eletricidade à temperatura ambiente.

O que os novos cálculos indicam é que isto pode ser possível com uma única camada de átomos de estanho - um estaneno.

Estaneno: primeiro supercondutor a temperatura ambiente?
Supercondutores no interior de chips resultarão em processadores que consomem menos energia e esquentam menos. [Imagem: Yong Xu et al./PRL]

Chips supercondutores

Os cálculos indicam que uma única camada de estanho seria um isolante topológico não apenas sob temperaturas agradáveis para o ser humano, mas também a temperatura mais altas.

Por exemplo, com a adição de átomos de flúor ao estanho, sua gama de funcionamento se estenderia a pelo menos 100 graus Celsius.

Segundo os pesquisadores, se os experimentos confirmarem seus cálculos teóricos, o estaneno deverá estrear na conexão interna dos chips, permitindo a troca de dados mais rápida e gastando muito menos energia - o que se traduziria em processadores que esquentam menos.

É claro que, para isso, terão que ser vencidas as mesmas dificuldades de fabricação de um material 2D com que atualmente se deparam os pesquisadores que tentam trabalhar com o grafeno.

Bibliografia:

Large-Gap Quantum Spin Hall Insulators in Tin Films
Yong Xu, Binghai Yan, Hai-Jun Zhang, Jing Wang, Gang Xu, Peizhe Tang, Wenhui Duan, Shou-Cheng Zhang
Physical Review Letters
Vol.: 111, 136804
DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.136804
http://arxiv.org/abs/1306.3008




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