图片来源：IBM 研究院 |
IBM 的研究人员在一项卓越的工程壮举中，在一个单碳纳米管内布设了一个可工作的计算机电路。在早期工作的基础上，Phaedon Avouris 和同事将纳米管（本质上是一片卷成超微细吸管的碳原子薄片）变成了一个电压反相器，或非门，这是所有计算机依赖的三种基本逻辑门之一。该团队在美国化学学会第 222 届全国会议上展示了他们的发现，并在 ACS 期刊《纳米快报》8 月 26 日的网络版上发表了一篇论文。
Avouris 说：“当目前的芯片特征无法做得更小时，碳纳米管现在是替代硅的首选，预计在 10 到 15 年内会出现物理障碍。这种‘超越硅’的纳米管电子产品可能会在计算小型化和功率方面带来难以想象的进步。”
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今年 4 月，IBM 的科学家们开发了一种新颖、高效的方法来创建碳纳米管晶体管阵列。但这些纳米管是所谓的 p 型晶体管，其中电流不是由电子携带，而是由缺乏电子的“空穴”携带。要制造一个非门（它本质上是将传入的二进制代码从零翻转为一，反之亦然），需要 n 型晶体管，其中电子通过电流。当 Avouris 的小组最近发现，他们只需在真空中加热 p 型纳米管晶体管，就可以将其转换为 n 型晶体管时，取得了突破。
科学家们不仅能够转换整个纳米管，而且还发现他们可以仅转换纳米管的一部分。通过这种方式，他们构建了碳纳米管非门。为了制造该器件，该团队首先将纳米管（在上图中以蓝色显示）放置在金电极上，以串联生成两个 p 型晶体管。然后，他们添加了一层绝缘的 PMMA，并在其中打开一个窗口以暴露纳米管的一部分。通过窗口的钾将一个 p 型晶体管转换为 n 型晶体管。
重要的是，碳纳米管非门中的电流输出比输入更强，这是任何电路设计所必需的标准。由于这种增益高达 1.6 倍，Avouris 认为，更复杂的单纳米管电路将是可能的。