石墨烯技术的价值

http://img5.blog.eastmoney.com/sq/sqmhua/201102/20110217132208520.jpg前途光明道路曲折" TITLE="石墨烯取代硅? 前途光明道路曲折" />

石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它是已知材料中最薄的一种，质料非常牢固坚硬，在室状况，传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯的原子尺寸结构非常特殊，必须用量子场论才能描绘。

法尼亚州立大学刚刚制成了100mm的纯石墨烯晶圆，IBM的研究人员们就在《科学》杂志上展示了迄今为止频率最高的射频石墨烯晶体管，速度高达100GHz（每秒1000亿次循环），而此前的最好成绩是40GHz。

"石墨稀的一个主要优点就是电子传输速度极快，这对下一代高速度、高效率晶体管的研发来讲，意义非常重大。我们现在获得的这一重要技术突破表明了石墨稀可以用来生产高效能的设备和集成电路。"IBM的一个研究人员表示。

石墨烯拥有独特的物理、化学和结构特性，尤其值得关注的是，电子可在石墨烯结构中以1/300光速的超高速度运行，因此被视为制造下一代芯片的理想材料。使用石墨烯制造的处理器频率有望达到1THz以上，是目前硅芯片的100到1000倍，用来替代多晶硅等太阳能光伏材料也是可预见的。

IBM展示全球最快石墨烯晶体管：

http://img5.blog.eastmoney.com/sq/sqmhua/201102/20110217132302505.jpg前途光明道路曲折" TITLE="石墨烯取代硅? 前途光明道路曲折" />     http://img5.blog.eastmoney.com/sq/sqmhua/201102/20110217132318958.jpg前途光明道路曲折" TITLE="石墨烯取代硅? 前途光明道路曲折" />

　　【摘要】目前，“硅”是制造集成电路的唯一非金属材料，然而，最近一些专家和学术期刊有报道称，未来“石墨烯”将取代它。石墨烯是一种拥有超凡坚硬度、柔韧度、透明度和导电性的材料，由英国曼彻斯特大学AndréGeim研制。

　　或许若干年之后，地球上最著名的高科技产业园地“硅谷”就要改名了。目前，“硅”是制造集成电路的唯一非金属材料，然而，最近一些专家和学术期刊有报道称，未来“石墨烯”将取代它。石墨烯是一种拥有超凡坚硬度、柔韧度、透明度和导电性的材料，2004年由英国曼彻斯特大学的André Geim研制。

　　前不久，韩国研究者们开发出了第一块石墨烯触摸屏。该屏幕30英寸大小，可以折叠或卷曲。IBM去年冬天介绍了他们第一批石墨烯晶体管，比普通硅晶体管快10倍以上。当由麻省理工学院(MIT)利用石墨烯制作的世界上最小的收音机问世之后，手机电池制造商们也希望能够利用它来改善产品性能。未来会不会出现一个“石墨烯谷”？我们是否面临着一场重大的变革？这场变革是否可以带来速度更快的计算机和折叠式屏幕呢？

　　研发出石墨烯触摸屏的首尔成均馆大学纳米技术研究院已经吸引了一些大型企业的注意，这个行业如今变得炙手可热。根据休斯顿莱斯大学的James Tour(近十年来最著名的化学家之一)教授的看法，不久的将来我们就能将这种屏幕“卷起来，像铅笔那样夹在耳朵后面了”。

　　科学普及专家、西班牙马德里Cadena SER电台SER Digital节目主持人Chema Lapuente说：“它不仅是为笔记本电脑和显示器敲响了丧钟，而且书籍和报纸也应被打入冷宫了。”James Tour也发出了同样的声音：“未来十年甚至五年内，这种屏幕将充斥整个市场。这只是时间问题。”

　　自从石墨烯被研制出来后，这个领域取得的成绩异常令人瞩目。各种专业刊物上充满了介绍这种碳晶物的文章。它透明、超凡导电性、比硅的效率至少高100倍。石墨烯制成的屏幕本身就是一种导体，因而不需要电路。它可弯曲，不仅可以卷起来，还可以覆盖在那些并不平坦的表面上，因而让我们预言一下球形、锥形或圆柱形屏幕的出现吧。哥伦比亚大学明确表示，这种材质是世上最坚固的材料。而且还不会污染环境。

　　西班牙马德里高等科学研究委员会的Elsa Prada表示，它超出了所有的预期：“无数个曾经被认为乌托邦式的理论一个接一个的实现了。”石墨烯的出现让我们可以构想比现代计算机快1000倍的微型集成电路和手机。

　　然而并非整个科学界都持这种乐观态度。以纳米科学见长的荷兰著名物理学家Walt de Heer说道：“石墨烯永远也不可能取代硅。只是有些事情石墨烯可以办到，而硅不可以，反之亦然。”2008年诺贝尔奖获得者K?rber此前曾经发表过几次声明，对石墨烯即将取代硅都持怀疑态度。但最近接受采访时他却模棱两可地说道：“总体而言，一种新的材料从科学研究过渡到工业应用需要15到30年的时间。另外再等10年才能投入大批量生产。然而，石墨烯只用了5年时间已经走上了工业舞台。”波士顿大学的物理学家同时也是石墨烯先驱的Antonio Castro Neto预测，石墨烯屏幕两年后就能在市面上看到。至于硅集成电路片和集成电路将被最终取代的时间，他觉得还得等至少10年。

　　目前，最主要的障碍是流水线生产。一旦克服这个障碍，石墨烯的生产将会是非常便宜而且环保。它超强的导电性将有助于制造出更持续更省电的电路来，而且制造石墨烯的原材料是纯碳——在世界各地大量存在的物质，它的应用将使我们放弃其他价格更贵、污染性更强的材料，譬如目前大部分透明电子设备生产中使用的氧化钛或者氧化铟锡。

　　然而，如同Castro Neto教授指出的，从硅到石墨烯的过渡并非那么简单：“硅市场已经投入了巨大的资金。”比起从铜到锗再到硅的快速过渡，硅和石墨烯这两种材料将长期共存。这也正是美国德克萨斯州大学的化学专家Rod Ruoff所希望的：“把石墨烯看成是混合物制造的一种补充更为现实。我从来没有见过这个领域任何一名雇员，甚至是那些最好幻想的人，相信石墨烯会完全取代硅。或许我们更应该相信他们，而不是那些科学家。”

　　西班牙该领域最杰出的专家Francisco Guinea的立场处于怀疑论者和理想主义者之间。他相信石墨烯“能提高复杂信息系统的性能，但在最近一段时间内，计算机的集成电路仍将是硅质的”。

　　石墨烯取代硅？看来最终结果只有走着瞧了。中国贸促会电子信息行业分会译自：8月16日【法国】www.courrierinternational.com