De voordelen van grafeen, een 2D-plaat van koolstofatomen, zijn goed ingeburgerd. In zijn kielzog volgden een groot aantal post-grafeenmaterialen - structurele analogen van grafeen gemaakt van elementen zoals silicium of germanium.

Nutsvoorzieningen, een internationaal onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Nagoya (Japan) waarbij de Universiteit van Aix-Marseille (Frankrijk), het Max Planck Instituut in Hamburg (Duitsland) en de Universiteit van Baskenland (Spanje) hebben het eerste echt vlakke monster van stanene onthuld - losse vellen tin (Sn) -atomen. Planar stanene wordt fel getipt als een buitengewone elektrische geleider voor geavanceerde technologie.

Net zoals grafeen verschilt van gewoon grafiet, zo gedraagt ​​stanene zich heel anders dan nederig tin in bulkvorm. Vanwege relatief sterke spin-baaninteracties voor elektronen in zware elementen, van enkellaags tin wordt voorspeld dat het een "topologische isolator, " ook bekend als een quantum spin Hall (QSH) isolator. Materialen in deze opmerkelijke klasse zijn elektrisch isolerend in hun interieur, maar hebben sterk geleidende oppervlakken/randen. Dit, in theorie, maakt een enkellaagse topologische isolator een ideaal bedradingsmateriaal voor nano-elektronica. Bovendien, de sterk geleidende kanalen aan de randen van deze materialen kunnen speciale chirale stromen dragen met spins die zijn vergrendeld met transportrichtingen, waardoor ze ideaal zijn voor spintronica-toepassingen.

In eerdere onderzoeken is waar stanene werd gekweekt op substraten van bismuttelluride of antimoon, de tinlagen bleken sterk geknikt en relatief inhomogeen. Het Nagoya-team koos in plaats daarvan zilver (Ag) als hun gastheer, met name het Ag (111) kristalfacet, waarvan de roosterconstante iets hoger is dan die van vrijstaand staneen, wat leidt tot de vorming van een afgeplatte monolaag van tin in een groot gebied, een stap dichter bij schaalbare industriële toepassingen.

Individuele tinatomen werden langzaam op zilver afgezet in een proces dat bekend staat als epitaxiale groei. Cruciaal, de staneenlaag vormde zich niet direct bovenop het zilveroppervlak. In plaats daarvan, zoals blijkt uit spectroscopie op kernniveau, de eerste stap was de vorming van een oppervlaktelegering (Ag ₂ Sn) tussen de twee soorten. Vervolgens, een nieuwe ronde tinafzetting produceerde een laag pure, zeer kristallijn staneen bovenop de legering. Tunnelmicroscopie toont opvallende beelden van een honingraatrooster van tinatomen, ter illustratie van de zeshoekige structuur van staneen.

De legering garandeerde de vlakheid van de tinlaag, zoals bevestigd door dichtheid-functionele theorie berekeningen. Junji Yuhara, hoofdauteur van een artikel van het team gepubliceerd in 2D-materialen , zegt, "Staneen volgt de kristallijne periodiciteit van de Ag ₂ Sn oppervlakte legering. Daarom, in plaats van te knikken zoals het in isolatie zou doen, de staneenlaag vlakt uit - ten koste van een lichte spanning - om het contact met de legering eronder te maximaliseren."
.
Deze wederzijdse stabilisatie tussen staneen en gastheer houdt niet alleen de staneenlagen onberispelijk vlak, maar laat ze uitgroeien tot indrukwekkende maten van ongeveer 5, 000 vierkante nanometer.

Planar stanene heeft opwindende vooruitzichten in elektronica en informatica. "Het QSH-effect is nogal delicaat, en de meeste topologische isolatoren laten het alleen zien bij lage temperaturen, " volgens projectteamleider Guy Le Lay van de universiteit van Aix-Marseille. "Echter, van stanene wordt voorspeld dat het een QSH-toestand aanneemt, zelfs bij kamertemperatuur en hoger, vooral wanneer gefunctionaliseerd met andere elementen. In de toekomst, we hopen dat stanene een samenwerking aangaat met siliceen in computercircuits. Die combinatie zou de rekenefficiëntie drastisch kunnen versnellen, zelfs in vergelijking met de huidige geavanceerde technologie."