中国粉体网11月7日讯  斯坦福大学的科学家们日前报告，他们已经建成世界上第一台完全使用碳纳米管做晶体管的计算机。虽然还只能算是个原型，但是人们已经可以预见一台理想的碳纳米管电脑：它将比现在的硅芯片电脑更小、更快、更节能。

    计算机并不是生来就如此小巧便捷的。第一台电脑在1946年诞生的时候，占据了美国宾夕法尼亚大学一个170平方米的大房间，跟一辆坦克差不多重，全身插满了真空管和二极管；而30年后，一片边长不到1厘米的正方形硅芯片就能拥有和这个庞然大物一样的计算能力。这就是新材料的伟力。

    作为长期以来最具商业影响力的半导体材料，硅有着辉煌的历史，它见证了计算机在小型化和高性能道路上的飞速发展。硅基芯片的成功一次次验证了摩尔定律：同一块集成电路上可容纳的晶体管数目，每隔约18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

    然而，摩尔定律终将遭遇瓶颈。由于制造工艺和材料本身物理属性的限制，许多人认为，几年之内科学家就将发现硅基电子元件的发展到达极限，无法制备出更小的硅晶体管。谁将是代替硅的下一代新材料？碳纳米管当仁不让。

    制备出世界上最长碳纳米管的清华大学化学工程系教授魏飞评价，碳纳米管构成的晶体管，比硅基元件在体积大小上有了数量级程度的下降，同时在处理速度上将有几个数量级的提升。当信息产业跨入以全碳器件为核心的新时代，电子元件的加工极限将延伸到1纳米尺度。“完全使用碳纳米管计算机的问世，对于信息技术革命有其里程碑式的意义。”

    人们很早就发现了碳纳米管的优秀属性：极其微小，又很坚韧，耐高温，也不怕冷……2012年，IBM研究人员研发的碳纳米管晶体管，运行速度已经是传统硅晶体管的三倍，并且可以密集排列在一块计算机晶片上。但是想要拿来建成可以计算、编程的计算机，还存在两个难题—斯坦福大学团队成功解决了它们。

    一个难题是碳纳米管在培育过程中会产生一些“变异分子”，它们不再是半导体，而是像金属一样的导体，如杂草一样干扰芯片的制造。科学家的办法是给所有的碳纳米管通电，变成导体的那一部分就会受热氧化，最终变成二氧化碳，这样就巧妙地去除了杂质。另一个难题是如何保证碳纳米管按照整齐的平行线生长，如此电路才能正常工作。科学家一方面改进工艺，包括用前面所说的通电燃烧的办法，使99.5%的碳纳米管都能沿直线生长；对于剩下的0.5%“不听话”的碳纳米管，他们设计了一个算法，使得电路布线可以巧妙地绕过这一部分，从而解决了这个问题。

    这台碳纳米管计算机最终包含178个晶体管，可执行计数和数字排序等任务，并能运行一个基本的操作系统。斯坦福大学教授萨巴辛·米特拉（Subhasish Mitra）认为，他们的工作将多年来人们设想的全碳纳米管计算的概念变成了实实在在的制造工艺。虽然前路漫漫，但是碳纳米管半导体以产业规模进行生产，最终取代硅半导体的第一步已经迈出。魏飞说，进一步解决高质量的半导体性碳纳米管的超长、定向、高密度排列问题，并利用高端技术研发高端产品，将碳基芯片应用于硅基计算做不到的领域，将是碳纳米管计算机研究未来的发展方向。