明天的碳纳米管

【美国《发现》月刊１月号文章】题：明天的管子
碳纳米管自１９９１年被发现以来，就一直被誉为未来的材料；碳纳米管有
点像轻质镀锌六角形网眼铁丝网卷筒。碳纳米管在强度上大约比钢大１００倍，
其传热性能优于所有已知的其它材料。尽管用细如发丝的纳米管电缆建造悬索桥
可能是几十年以后的事，但是这种奇异分子的一个全新应用领域———电子领域
———也许就近在咫尺。
当一个碳原子与相邻的碳原子结合形成石墨时，这些原子中的某些电子就会
变成非束缚态粒子，它们可以自由流动，使石墨具有导电性能。因为碳纳米管就
是石墨管，所以它们也能导电就不足为奇了。
但是佐治亚理工学院的瓦尔特·德黑尔及其同事们在去年７月发现，纳米管
具有普通电缆无法企及的性能：它在常温下导电时几乎不产生任何电阻。
尽管纳米管不是超导体（与纳米管中的电流不同，超导体中的电流即使在切
断电源以后也继续流动），但是由于它们具有极为规则的分子结构，所以电子在
与杂散原子发生碰撞时也能自由地流动，而不会损失能量。不产生电阻的纳米管
导线可以极大地减少电子部件的体积。
其他研究小组发现，纳米管还具有其他同样令人惊讶的性能。哈佛大学和荷
兰德尔夫特工学院的研究小组去年１月证明，单层碳纳米管在导电性能上不是像
金属就是像半导体，这取决于碳原子在纳米管中的排列情况。
到去年５月，德尔夫特工学院研究小组的塞斯·德克尔成功地组装了世界上
第一台纳米管晶体管，其体积不到普通半导体晶体管的１／１０。
物理学家们已经在谈论把纳米管连接起来生产碳基分子电子装置，用以取代
目前人们普遍采用的硅基计算机芯片。
德克尔说：“一个新的电子时代在等待着我们。”