美国科学家造出单分子晶体管

分子晶体管

　　本报讯（记者  张亮）  美国亚利桑那大学的物理学家发明了一种将单分子转换为可使用的晶体管的技术。这项突破使制造体积更小、功能更强的计算机成为可能。相关论文发表在《纳米通讯》网络版上，并将作为封面文章登在11月的印刷版上。 

　　简单而言，晶体管就是微型电子开关，它们是构建CPU的基石，目前工业生产晶体管的工艺可以达到65纳米（十亿分之一米），而亚利桑那大学的科学家可以将晶体管做到只有一个分子那么大，也就是大约1纳米。 

　　亚利桑那大学物理学家查尔斯·斯坦福说：“目前技术下的所有晶体管都通过提高或降低能垒来控制电流，用这种方法制作开关已有一个世纪的历史。” 

　　尽管制作工艺不断提高，然而传统技术下的晶体管体积也不能无线缩小。斯坦福说：由于因体积缩小会带来很难处理的能量问题，它的尺寸最小也只能达到25纳米。即使用现有技术制造出分子大小的晶体管并组装成笔记本使用，将需要整个城市的电力来运行这台计算机，所产生的热则会使它蒸发消失。 

　　亚利桑那大学的科学家自3年前就开始思考如何设计新一代的晶体管。他们发现量子力学可以解决分子级晶体管的散热问题。 

　　他们使用的最简单的分子是拥有环形结构的苯分子。研究人员在环上连接了两个电极，使电流有两个可选择的通路。 

　　接下来，也是最难的一步，他们在一个电极的对面连接了第三个电极，这使这个小分子可以开通和关闭。 

　　斯坦福说：“在经典物理学中，来自两个通路的电流能够汇集，但在量子力学中，两个电波会互相干涉而消耗，导致电流不能通过，晶体管处于关闭状态。” 

　　现在，科学家利用第三个电极中的电流改变了前两个电波的相位，使它们不再相互干扰，从而让晶体管处于开通状态。科学家只用了几个星期就使这一技术从理论变为了现实，但后来他们却花了很长的时间将所有电子交感考虑在内，并制作出真正成熟的装置。目前，他们已经为该装置申请了名为“量子干涉效应晶体管（QuIET）”的专利。 

　　利用这项技术，我们不但可以生产出计算功能更加强大的计算机，在天文、气象、电脑动画等多个需要虚拟现实的领域大显身手；还可以生产出细菌大小的微型机器人，让它们像科幻电影中演示的那样进入血管，帮助医生做出更精确的诊断和治疗。