斯坦福大学开发全球首台碳纳米晶体管计算机

斯坦福大学开发的碳纳米管计算机

斯坦福大学项目研究小组出版论文联合作者马克斯-夏拉克尔（Max Shulaker）说：“这是人类利用碳纳米管生产的最复杂的电子设备。关于纳米技术有非常多极具创意的应用，但人们从未想过该技术能够以如此实际、实用的方式被利用。”

夏拉克尔团队研发的首台纳米电脑仅采用了178个晶体管，不过该设备只能运行支持计数和排列等简单功能的操作系统。

碳纳米管在1991年被日本NEC公司的饭岛博士发现，作为一维纳米材料，碳纳米管具有重量轻，六边形结构连接完美的特点，并且拥有许多异常的力学、电学和化学性能.

夏拉克尔表示：“与传统晶体管相比，碳纳米管体积更小，传导性也更强，并且能够支持快速开关，因此其性能和能耗表现也远远好于传统硅材料。”

斯坦佛电子工程师Subhasish Mitra说：“硅很好，它很硬。但是当一切变得如此之小时，能否从硅晶体管中获得更高的性能、更好的节能性，那就不得而知了。”

晶体管是现代电子设备的关键组件，一个芯片可以包括几十个亿晶体管。碳纳米管更小，用它来替代硅可以制造更小的、更快的、更节能的晶体管。

碳纳米管的直径可以小到1纳米。人类的DNA直径一般是2.5纳米，人的手指甲大约每秒生长1纳米。

Subhasish Mitra称，早在1998年时就制造出了碳纳米晶体管，“此后人们就有一个梦想，用碳纳米管开启新的电子产品新纪元。”

然而，碳纳米管的研究碰到了障碍。科学家们发现，要想制造没有明显缺陷的碳纳米管太困难了。一般来说，采用的方法就是在高温房间里，用半导体晶圆培育大量碳纳米管。通过一系列化学反应，碳纳米管就可以萌芽了。在此过程中可能会出现一批无缺陷的碳纳米管。但在孕育过程中常常受到自然的干扰，研究者不断改进技术，获得的仍然是一些有缺陷的碳纳米管。

于是研究者改变了方向，他们不再执着地追求无缺陷的碳纳米管批次，而是专注于设计可以对缺陷免疫的电脑电路。采用更好的算法，研究者对电路进行排列，就算少数纳米管出现问题，电脑仍然可以运行。

首台碳纳米电脑有178个晶体管，每个包括10-200个碳纳米管。设备的大小只有6.5平方毫米，也就是说可以在一角美国硬币中放40个。如果采用产业化工厂制造碳纳米管，而不是实验室，它可以制造出更小、更快、更强大的电脑。