新方法將推動碳納米管成為未來超微計算機芯片內部的半導體和金屬線。
日前，IBM公司的科學家宣布他們對碳管內的電荷分布進行了測量，并發現其直徑小于2納米，僅相當于人類頭發直徑的5萬分之一。這項新穎的技術借助電子和聲子交互作用為碳納米管電學性能提供了一個詳細的解釋，與今天常規的硅晶體管相比，這一材料為更小、更快并且能耗更低的計算機芯片提供了基礎。
專家指出，聲子是原子內部振動產生的物質，能夠確定材料的熱性能和電導率。電子主要運送和產生電流。這兩者都是材料的重要屬性，它們可以用來傳送電信號并執行計算。
電子和聲子的交互作用能夠產生熱量并且阻止計算機芯片內的電流。通過了解電子和聲子在碳納米管內的交互作用，研究人員已經找到一種更好的方式來衡量其是否適合作為未來計算機芯片內的電線和半導體。
為使碳納米管能夠在構建邏輯電路中發揮作用，科學家正致力于展示它們的高速度、高堆積密度和低能耗，以確定它們潛在大規模生產的可行性。
IBM院士及IBM納米管研究負責人Phaedon Avouris博士表示：“納米電子的成功將在很大程度上取決于納米結構的特性和可再生能力。采用這項技術，我們現在能夠看到并了解單獨的碳納米管的本地電學性能。”
到目前為止，研究人員已經能夠建立性能優異的碳納米管晶體管，但是也面臨再生能力的挑戰。碳納米管對于環境影響非常敏感。例如，外來物質可修改碳納米管的特性，從而影響電流和改變設備性能。這些交互作用是典型本地的，并且能夠改變多種設備中一個集成電路，甚至一個單一納米管的電子密度。
在一個納米管內測量本地電子密度變化，能更好地了解本地環境如何影響一個碳納米管的電荷，進而制作出更多可靠的晶體管。因此，來自IBM T.J. Watson研究中心的研究小組解決這個測量問題具有重要意義。
這一成果近日在線發布在《自然—納米技術》上。該小組監測了來自納米管的光分散的顏色（Raman效應），并且發現光顏色的細微變化符合納米管內電子密度的變化。此項技術利用了原子運動和電子運動的交互作用，使電子密度的改變可以被反射到納米管原子振動運動變化的頻率上。
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