科学家将石墨烯用作分子集成电路

哥本哈根大学化学纳米科学中心以及中国科学院北京的化学家和物理学家们制备出了一种分子集成电路。这项新突破创造性地应用了二维碳材料石墨烯

哥本哈根大学的副教授Kasper Nørgaard认为,这种新研制的石墨烯芯片的第一个优势是能够更容易地检测未来的分子电子元件。而他也非常自信这代表着迈向合适的集成分子电路的第一步。他表示“石墨烯有许多其他材料无可匹敌的有趣的性质,我们首次展示的是在石墨烯的芯片上能够集成功能元件,我真的觉得这是个封面新闻”。

分子计算机芯片是一个由一层金、一层分子元件和一层极薄的碳材料石墨烯构成的三明治结构。三明治中的分子晶体管的开关由光脉冲控制,因而石墨烯的一项特别的性质非常有用。尽管石墨烯由碳构成,但是它却是几乎完全半透明的材料。

寻找由单分子组成的晶体管、导线、连接点以及其他电子元件是研究人员一直不懈努力的方向。与传统元件不同的是,它们不能采用重金属或稀有土壤元素,因此需要尽可能便宜并对土壤、水源、动物无害的元素。不幸的是,迄今为止测试这些功能分子的性能仍非常困难。

此前,研究人员只能靠碰运气的方法测试微元件。而现在,运用新的石墨烯芯片已经可以准确的安置分子。Nørgaard解释说,这使得测试分子导线、连接点和偶极的功能更快更简单,化学家甚至可以马上知道他们是否要重新研制新的功能分子。

“我们已经设计了可以安置许多不同种分子的芯片”,他进一步说,“因为石墨烯支架与真正的芯片结构更接近,这使得测试元件更容易,而自然这也是迈向真正用分子元件集成电路的重要一步。我们必须认识到,要将分子器件用于真正的生活,则并不应该止于集成电路。”

图片:哥本哈根大学

翻译:宁静