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世界第一个纳米碳管开关研制成功

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《自然》杂志8月14日消息，科学家们日前展示了世界上第一个完全由纳米碳管制成的电路开关，他们希望这种成本更低、体积更小、速度更快的纳米碳管元件能够代替硅芯片。
这种元件是一种Y型纳米管，而它的作用和普通家用的晶体管一样。从一个支管流向另一个支管的电流受到第三支管电压的控制来完成开关动作，而且永远只有两种情况，要么开，要么关。
“纳米管开关体积小、灵活的开关动作绝对适合成为新一代的晶体管材料，” 美国圣地亚哥市加利福尼亚大学的材料科学家Prabhakar Bandaru表示，他是发明这种纳米碳管开关的研究团队的负责人。
科学家们在《自然材料学》上发表了研究报告，通过在直纳米管的生长过程中添加一种钛铁催化剂来制造Y型纳米管。在一个催化剂粒子粘附到纳米管的一侧时，就形成了一个新的支管。
传统的晶体管是由数层半导体材料构成，比如说硅。目前随着制造技术的进步，芯片的体积已经变得更小，赋予了台式电脑更加强大的计算能力。
但是在元件的体积越来越小的同时，漏电情况也变得越来越严重，导致温度升高、废热，并且使有些本应关闭状态的开关依然处于开启状态。但是，硅芯片的体积看起来已经不可能进一步缩小了。
所以科学家们正尝试寻找新方法，用纳米碳管来起到相同的作用。碳分子管卷不仅能够导电，而且比硅电路的体积更小，大概只有一米的十亿分之几。
纳米碳管还能够通过更加低廉的化学方法来制造，这样一来就能避免目前电路制造技术中费时费力的增层和蚀刻等工序。“这能够帮助我们实现制造体积更小、功能性更加复杂的仪器，” 瑞典卢德大学的物理学家许洪其（音译）解释说。
科学家们已经使用纳米碳管制成了逻辑电路，但是这些电路需要金属“关卡”来控制电荷流动。许表示，实现这样的目标需要分好几步才能完成，所以与传统电子元件相比，这种产品在经济成本方面完全没有竞争性。
Bandaru进一步解释说，新的电子仪器中所需要的“关卡”是纳米结构的一部分，也就是说整个结构是完全独立的，而科学家们能够调整纳米碳管中央的催化剂粒子来实现改变仪器的切换性质——例如在不同的电压间切换等。
目前这一研究小组正尝试研制T型和X型的纳米碳管来实现其它不同的功能。“未来可能实现的种种可能，我就会兴奋不已，” Bandaru说。

发表时间：2005年8月20日中国电子元件行业协会

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