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一個國際研究小組通過利用一個插入電子顯微鏡的獨特工具創(chuàng)造出了一個只有人的頭發(fā)寬度1/25000的晶體管。這項研究已發(fā)表在《科學(xué)》上，來自日本、中國、俄羅斯和澳大利亞的研究人員參與了這項于五年前開始的項目。
領(lǐng)導(dǎo)該研究項目的昆士蘭大學(xué)材料科學(xué)中心聯(lián)合主任Dmitri Golberg教授指出，這項成果是一個“非常有趣的基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)”，它可以為未來開發(fā)微小的晶體管并用于未來幾代的先進計算設(shè)備引路。
Golberg教授表示：“在這項工作中，我們已經(jīng)表明有可能控制單個碳納米管的電子特性。”
研究人員通過同時施加一個力和低電壓、加熱由幾層組成的碳納米管直到外管殼分離并只留下一個單層納米管創(chuàng)造出了這個微型晶體管。
其中，熱量和應(yīng)變改變了納米管的“相似性”，這意味著碳原子連接在一起形成納米管壁的單原子層的模式被重新排列。
連接碳原子的新結(jié)構(gòu)的結(jié)果是，納米管被轉(zhuǎn)化為一個晶體管。
來自莫斯科國立科技大學(xué)的Golberg教授的團隊成員則創(chuàng)建了一個理論，其解釋了在晶體管中觀察到的原子結(jié)構(gòu)和特性的變化。
研究論文的第一作者、來自日本國際材料納米架構(gòu)中心的Dai-Ming Tang博士則表示，這項研究證明了操縱納米管的分子特性來制造納米級電氣設(shè)備的能力。Tang博士于五年前開始從事該項目。
Tang博士表示：“半導(dǎo)體碳納米管在制造高能效的納米晶體管以構(gòu)建超越硅的微處理器方面非常有發(fā)展前景。然而，控制單個碳納米管的手性仍是一個巨大的挑戰(zhàn)，它獨特地決定了原子的幾何形狀和電子結(jié)構(gòu)。在這項工作中，我們通過加熱和機械應(yīng)變來改變金屬納米管段的局部手性、設(shè)計并制造了碳納米管分子內(nèi)晶體管。”
Golberg教授指出，在展示創(chuàng)造微小晶體管的基礎(chǔ)科學(xué)方面的研究是朝著建立超越硅微處理器邁出的有希望的一步。
晶體管用于切換和放大電子信號，通常被稱為包括計算機在內(nèi)的所有電子設(shè)備的“構(gòu)建塊”。比如蘋果說的，為未來iPhone手機提供動力的芯片包含有150億個晶體管。
幾十年來，計算機行業(yè)一直專注于開發(fā)越來越小的晶體管，但又不得不面對硅的限制。
近年來，研究人員在開發(fā)納米晶體管方面取得了重大進展，這種晶體管非常小，數(shù)以百萬計的晶體管可以裝在一個針頭上。
“將晶體管微型化到納米尺度是現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)和納米技術(shù)的一個巨大挑戰(zhàn)。目前的發(fā)現(xiàn)，盡管對于大規(guī)模生產(chǎn)微小的晶體管來說并不實用，但還是展示了一種新穎的制造原理并為使用納米管的熱力學(xué)處理來獲得具有所需特性的最小的晶體管開辟了新的前景，”Golberg教授說道。
(原標題：科學(xué)家打造出微型晶體管：寬度只有頭發(fā)的1/25000)
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