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 碳納米管是將單層的碳原子薄片卷起形成的管狀材料，作為一種半導(dǎo)體材料，碳納米管有很多優(yōu)于硅的天然屬性，其中的電子可以比硅晶體管更輕松地轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)傳輸，很早就被認(rèn)為是制造下一代晶體管的理想材料。此外，這種材料還具備很好的強(qiáng)度和柔性，可以用來(lái)制造柔性顯示器和電子設(shè)備，經(jīng)得起拉伸與彎曲，讓電子設(shè)備能夠集成到衣服或其他可穿戴設(shè)備上。

 然而，制造高性能的碳納米管晶體管面臨著兩大技術(shù)難題。一是要達(dá)到極高的純度，因?yàn)樘技{米管中的金屬雜質(zhì)會(huì)像銅線一樣導(dǎo)致設(shè)備短路，只有高純度才能獲得高效率；二是精度極高的陣列控制，要將數(shù)量眾多的碳納米管塞進(jìn)指甲蓋大小的芯片就必須精確地控制好各個(gè)碳納米管之間的距離。

 在新的研究中，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校材料學(xué)副教授邁克爾·阿諾德和帕德瑪·高普蘭教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)成功突破了這兩個(gè)難關(guān)。憑借在碳納米管領(lǐng)域二十多年的積累，他們使用聚合體篩選技術(shù)找到了制造高純度碳納米管半導(dǎo)體的解決方案。而后又用一種被稱(chēng)為“浮動(dòng)蒸發(fā)自組裝（FESA）”的技術(shù)解決了碳納米管的陣列問(wèn)題。

 物理學(xué)家組織網(wǎng)1月15日?qǐng)?bào)道稱(chēng)，先前的技術(shù)精度控制較差，碳納米管填充的密度要么過(guò)于稀少，要么太過(guò)緊密。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員通過(guò)對(duì)碳納米管溶液的快速蒸發(fā)觸發(fā)其自組裝現(xiàn)象，讓這一問(wèn)題迎刃而解。該團(tuán)隊(duì)曾在2014年美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)期刊《朗繆爾》上對(duì)該技術(shù)進(jìn)行過(guò)介紹。

 阿諾德說(shuō)：“這不是一次簡(jiǎn)單的改進(jìn)。有了這些成果，我們讓碳納米管晶體管技術(shù)得到了飛躍式的發(fā)展。新型碳納米管在性能上遠(yuǎn)優(yōu)于目前工業(yè)上所使用的薄膜晶體管。最新的進(jìn)步讓碳納米管晶體管取代硅芯片成為了可能，而后者在尺寸和性能上已經(jīng)達(dá)到了極限。除了為新一代消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品鋪路，這項(xiàng)技術(shù)也可能在工業(yè)以及軍事上獲得應(yīng)用。”

 據(jù)悉，阿諾德的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)通過(guò)威斯康星大學(xué)校友研究基金會(huì)為該技術(shù)申請(qǐng)了專(zhuān)利，并與一些企業(yè)進(jìn)行了接觸。