科學家首次用碳奈米管製造了一種電晶體，其運行速度幾乎是矽電晶體的兩倍。
這是一件大事，因為幾十年來，科學家一直在試圖弄清楚如何使用碳來建造下一代計算機組件，因為它們獨特的屬性可以構成更快、功耗更低的設備的基礎。
“製造比矽晶體管更好的碳奈米管晶體管是一個重要的里程碑，”團隊成員之一說道邁克爾·阿諾德，來自威斯康辛大學麥迪遜分校。 “這一成就是過去 20 年來奈米技術的夢想。”
碳奈米管於 1991 年首次開發出來，基本上是微小的碳吸管，厚度只有 1 個原子。
想像一下一個微小的圓柱形管，大約是小 50,000 倍比人類頭髮的寬度還要多，由排列成六角形陣列的碳原子組成。 這就是碳奈米管線看起來像如果你能在原子層面上看到它的話。
由於其尺寸，碳奈米管可以將數百萬個封裝到晶圓上它們的作用就像矽電晶體一樣——共同構成電腦中央處理單元 (CPU) 的電氣開關。
儘管碳奈米管非常小，但它具有一些獨特的特性，使它們成為工程師的夢想。
他們是比鋼材堅固 100 倍以上，但只有六分之一重。 他們是有彈性就像一條織物線一樣，可以保持其 1 個原子厚的壁，同時長至數百微米長。
“從這個角度來看，”華盛頓碳奈米管生產商表示，NanoScience Instruments，“如果你的頭髮具有相同的長寬比，單根頭髮的長度將超過 40 米。”
這是最好的部分：就像其他 1 個原子厚的神奇材料一樣，石墨烯，碳奈米管是迄今為止發現的導電性最強的材料之一。
憑藉超強的鍵將碳原子以六邊形圖案固定在一起，碳奈米管能夠產生一種稱為電子離域，它允許電荷在其中自由移動。
碳原子的排列還允許熱量穩定地通過管子移動，從而使其周圍導熱係數15倍電流容量是銅的 1,000 倍，同時密度僅為鋁的一半。
由於所有這些令人驚奇的特性，這些半導體發電站可能是我們對矽基計算機潛力迅速下降的答案。
目前，我們所有的電腦都在矽處理器和記憶體晶片上運行，但我們已經即將達到這些速度的極限。 如果科學家們能夠弄清楚如何用碳奈米管部件取代矽基部件，理論上我們可以立即將速度提高五倍。
但大規模生產奈米碳管存在一個主要問題——將它們與製造過程中潛入的所有細小金屬雜質隔離開來非常困難，而且這些碎片可能會破壞它們的半導體特性。
但阿諾德和他的團隊終於找到如何去除幾乎所有這些雜質的方法。 “我們已經確定了可以去除幾乎所有金屬奈米管的特定條件，其中金屬奈米管的含量不到 0.01%，”他說。
正如丹尼爾·奧伯豪斯 (Daniel Oberhaus) 為《主機板》所解釋的那樣該技術的工作原理是控制聚合物溶液中碳奈米管的自組裝特性，不僅可以讓研究人員清除雜質，還可以控制晶圓上奈米管的適當間距。
“最終結果是金屬雜質含量低於 0.01% 的奈米管，整合在晶體管上，電流比當今使用的最先進的矽晶體管高 1.9 倍，”他說。
模擬表明，在最純粹的形式下，碳奈米管晶體管應該能夠比矽晶體管執行速度快五倍或使用的能量少五倍，因為它們的超小尺寸使它們能夠非常快地s巫婆穿過它時的電流訊號。
這意味著手機電池更耐用，或更多更快的無線通訊或處理速度，但科學家必須真正建構一個可行的之前裝滿碳奈米管晶體管的計算機我們可以肯定地知道。
Arnold 的團隊已經成功地將其晶圓擴展到 2.5 x 2.5 公分晶體管（1 英寸 x 1 英寸），因此他們現在正在研究如何使工藝足夠高效商業化生產。
該研究發表於科學進步。
