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超级精准!中国科学家实现原子级石墨烯可控折叠 有望未来几年商用

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 Evelyn Zhang • 2019-12-20 10:47:57 来源:前瞻网 E2137G0
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今年9月,中国科学家通过寻找一种“原子折纸”的方式,实现了世界上最小尺寸的石墨烯折叠。

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(图文无关)

据悉,中国科学院物理研究所高鸿钧研究团队的陈辉博士等人首次实现了对石墨烯纳米结构的原子级精准的可控折叠,构筑出一种新型的准三维石墨烯纳米结构。

该团队已经完成了其他科学家花费多年努力实现的目标。该研究成果已发表在国际学术期刊《科学》(Science)上。

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研究小组设法使用一种非常尖锐的针头将20纳米宽的石墨烯折叠成各种形状和形式,该针头的尖端带有单个带电原子。

研究人员称,这一突破最终可能带来许多技术进步,包括更快、更强大的计算机处理器的开发。

“这是世界上最小的折纸作品。”该研究的首席科学家Dr Du Shixuan表示。

与以前的实验是随机发生或偶然发生折叠的实验不同,这项新技术使科学家能够以原子级的精度控制转换。

实现“折叠”最具挑战性的部分在于原子粒子会受到量子力学的影响,量子力学是物理学的一个分支,其规律与我们的日常经验背道而驰。团队的成功取决于许多因素——包括所使用的硬件,电流强度和在以往会实验中积累的经验。

实验中,研究人员们制成了单个带电原子弯曲超薄板,最终可能会在某些关键应用中使用。例如,将由单层晶格碳原子形成的石墨烯折叠成“魔角”将使其超导,这是一种独特的物理状态,允许电子通过而没有任何电阻。

研究人员说,他们希望该技术将用于改善计算机处理器的设计和制造。目前,商用处理器是使用一块大的硅片制成的,这种硅片被称为晶圆。

但是随着诸如晶体管之类的组件尺寸的缩小,由于在近原子级上控制每个组件的结构和特性的挑战,提高计算机的速度和性能变得越来越困难。

通过从下到上逐个原子地构建中央处理单元,新技术可以使设计人员拥有更大的自由来开发拥有特定性能的定制芯片。在宏观尺度下,科学家已经能够构建出石墨烯功能器件甚至机器模型。

这一成果有望为功能强大的新型计算机处理器铺平道路,但新技术的大规模应用生产和商业化落地可能还需要几年的时间。

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