单原子材料硅树脂——或替代石墨烯

[导读]   自从2004年科学家们发现石墨烯以来,一股研究石墨烯的浪潮席卷全球。石墨烯是只有一个碳原子厚度的二维材料,它不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬,而且导电性能


自从2004年科学家们发现石墨烯以来,一股研究石墨烯的浪潮席卷全球。石墨烯是只有一个碳原子厚度的二维材料,它不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬,而且导电性能极好,大多数科学家都认为石墨烯这种纳米材料能被用来制造更纤薄、速度更快的电子设备,有望彻底改变计算、电子和医药等领域的现状。

硅树脂能够很容易集成到电路中

硅树脂能够很容易集成到电路中

但是,也有科学家偏偏不让石墨烯专美。据物理学家组织网近日报道,有几个科研团队宣称,他们已经研制出了同样纤薄的、仅为一个硅原子厚的硅树脂(silicene),而且他们认为,与石墨烯相比,硅树脂的应用潜力毫不逊色,也有助于科学家们研制出更小更快的电子设备。不过,关于谁最先合成出了硅树脂,科学界也引发了不少的争议。

硅树脂不逊于石墨烯

在电子学领域,小即是快。科学家们都在绞尽脑汁让传统的基于硅的电子设备变得越来越小,但当这些设备接近单原子尺寸这一极限时,都纷纷开始出现故障。因此,制造商们需要找到解决办法以便未来研制出运行速度更快的电子设备。他们表示,由于硅树脂和石墨烯都是二维结构,都能在单原子尺寸工作,因而硅树脂有望成为他们的“救星”。

美国俄亥俄州代顿市莱特州立大学物理和电子工程系主任洛克·温雷彦(音译)说:“硅树脂有望将人们带往最终的尺寸极限,因此它无比重要。”2007年,他创造出了silicene这一术语。

温雷彦表示,与石墨烯相比,硅树脂的优势在于其拥有独特的结构。在硅树脂内,几个硅原子分布于主二维表面的上下方,而且,在上下这两个区域内的电子拥有不同的能级,施加电压可使电子越过该能隙,并让硅树脂能在“开”和“关”状态之间转变。

这样,由硅树脂制成的电子设备能可靠地展示出晶体管(计算机的基础元件)具有的关键的开—关功能。现在,石墨烯已经抢先一步,在这一领域取得了不少突破,正以“润物细无声”的姿态,慢慢成为制造晶体管的基础元件。

法国艾克斯马赛大学的盖伊·勒·内表示:“电子工业目前正在从以硅为主朝以碳(石墨烯)为主的方向转变,从理论上而言,转到石墨烯非常好,但也非常复杂。”

勒·内解释说,因为目前制造电子设备的基础设施都是以硅为基础,是否全心全意“拥抱”石墨烯,让其成为日后研制超快速处理器的基础,在这一点上,电子设备的制造商们非常犹豫,而硅树脂则生逢其时,为制造商们提供了极富吸引力的应用前景。

勒·内表示,他和同事首次合成出了硅树脂,研究论文发表在《物理评论快报》杂志上。接下来他们将研究如何用硅树脂来制造晶体管,并希望能在未来两年左右时间内研制出第一个硅树脂晶体管。


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