本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
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曼彻斯特大学 关于石墨烯(单原子厚度的石墨形式)的最新成果层出不穷。石墨烯结构类似于鸡丝网,因其结合了奇异的物理特性、诱人的电子特性和易于制备的特点(请参阅我的关于如何用 Scotch 胶带制作自己的石墨烯的幻灯片),在过去几年中吸引了研究人员的注意。最近,我的同事史蒂夫·阿什利提醒您注意《自然纳米技术》杂志上关于石墨烯导电性有多好的报告。通过一项衡量标准,它在室温下比任何其他材料都具有更高的导电性。(第二项研究报告了类似的结果。)但正如评论员指出的那样,要取代硅成为集成电路的材料,还需要更多。本周我们发现,来自曼彻斯特大学的同一个研究小组通过将石墨烯雕刻成称为量子点的物体,制造出了极其微小的、类似晶体管的器件。将石墨烯蚀刻成量子点或窄条,使研究人员能够绕过其导电性通常不会关闭这一事实——这是制造晶体管的必要先决条件。在早期的工作中,曼彻斯特小组证明他们可以制造出一种宽度为100 纳米的量子点,能够停止和启动单个电子。(一纳米是十亿分之一米。)研究人员在《科学》杂志上发表文章,将单电子晶体管的概念扩展到更小的点,小至单纳米,或面积约为一个原子乘十个原子。这可能是一个进步,因为当硅的厚度小于 10 纳米时,就会开始出现异常,这限制了可以封装到计算机处理器上的传统晶体管的密度。因此,研究人员正在探索不同的方法,看看他们是否能够保持摩尔定律继续发展。新闻稿将该成果称为世界上最小的晶体管,这似乎值得商榷:关于单电子晶体管的说法至少可以追溯到 1997 年的这篇《自然》论文,尽管也许石墨烯的薄度使这款晶体管成为有史以来最小的。无论如何,制造这些石墨烯点的过程仍然是反复试验,这是一个很大的障碍。但从好的方面来说,现在研究人员至少知道石墨烯在足够小的尺寸下仍然可以工作,足以用于未来的计算机。