IBM突破碳奈米管工藝 或可替代「矽」

IBM公司聲稱在材料科學方面取得突破進展，用碳元素家族中的「鑽石兄弟」──奈米碳管製造半導體，並期待替代電子元件霸主材料──矽的地位，帶來電子業的變革。

奈米碳管可能帶來電子技術變革

據英國《每日郵報》10月2日報導，這種芯片會更小，但是運行速度更快，功能更強大，可能帶來電子業和計算機的變革。用奈米碳管製造芯片，可以獲得更快的資料運算速度，具有處理大數據的性能，延長智能手機電池工作時間和使用壽命，改變網路技術，甚至製造出人工智能「腦芯片」。

奈米碳管製成的晶體管比頭髮絲細1萬倍，這種半導體電子元件僅為目前矽部件尺寸的二分之一，因此突破矽半導體材料的體積性能限制，可以進一步製造更小、更薄、性能更好的可佩帶醫療器械，直接貼敷皮膚和內臟表面。
報導說，IBM在去年7月聲明，將在奈米碳管芯片的研製中投資30億美元，以期取代目前世界電子產業的矽元件。

IBM研發部副總裁達里奧‧吉爾（Dario Gil）說：「芯片技術創新必須滿足雲運算、網路以及大數據系統的需要。矽技術已經接近它的物理極限，所以必須準備好新材料、新設備以及新電路工藝，才能發展先進技術，滿足認知計算時代的需要。而這項突破說明，奈米碳管計算芯片將能比業界預料的更早創造未來技術。」

吉爾補充說，有望在十年內達到奈米碳管技術的目標。

目前，矽材料構成整個電子世界的基礎，智慧型手機、數位相機、電視、電腦等等都含有各種矽元件。離開矽，就不可能有我們日常使用的各種電子產品。

研究奈米碳管 領略奇幻多彩微觀世界

顧名思義，奈米碳管由碳元素組成的物質。而碳元素是眾所周知的構成生命必須物質蛋白質、糖、脂肪等。在自然環境中，碳元素還以金剛石和石墨形式存在。在化學上，金剛石和石墨被稱為碳元素家族的異構體，也就是說它們像兄弟一樣，微觀下碳原子的不同排列造成它們彼此的外形不同，但本質一樣──都是由純的碳元素構成。


金剛石經過加工，成為貴重珠寶──鑽石。石墨是黑黑塊狀物質，可以用來製造鉛筆芯等物品。資料記載，化學家發現鑽石和石墨還有其它「兄弟」。1985年，英國科學家發現碳家族的第三個異構體──與足球形狀相同的碳晶體球，其微觀結構由60個碳原子排列而成。

1991年，日本科學家飯島澄男（Sumio Iijima）發現鑽石的第三個兄弟──奈米碳管，其中的碳原子排列為柱形，形成同軸套構碳管，相當於石墨中平面排列碳原子經過卷折而成。

奈米碳管具有強大性能，如抗拉強度是鋼的100倍，密度卻比鋼輕6倍，因此可以作為其它纖維、金屬、陶瓷等的增強材料，甚至可以製成輕而柔軟、極其堅固的防彈背心；奈米碳管超級電容器是目前已知最大容量的電容器，等等。目前，全球科技界正在探索奈米碳管的更多性能和商業潛力。