全碳运算元件有望取代硅晶体管力量

有消息显示 据物理学家组织近道，美国科学家提出一种完全用碳制成运算元件的设计方案。他们表示，这一元件未来能被制造得比硅晶体管更小，且性能更好，有望替代硅晶体管，大大提升计算机的运算速度。研究发表在最新一期的《自然通讯》杂志上。　　现有电子设备离不开晶体管，这种微小的硅结构器件类似开关，能打开和关闭电流。近年来，工程师们一直在想方设法利用电子的自旋属性，制造新型晶体管和自旋电子设备。例如，用石墨烯等碳材料制造集成电路的基本运算组件逻辑门，但迄今尚未成功使这种新型逻辑门实现有效的级联，即把信号依次传递下去。现在，得克萨斯大学达拉斯分校电子和计算工程学助理教授约瑟夫弗里德曼领导的团队提出了一种能实现级联效果的全新设计方案，且能在没有物理接触的情形下无线传递信号。

在新的自旋电子电路设计方案中，科学家们使用了碳纳米管和石墨烯纳米带两种碳材料，后者指宽度小于50纳米的石墨烯条带。基于电磁学的基本原则，电子流经碳纳米管形成电流，电流产生磁场，磁场影响附近石墨烯纳米带内的电流，从而实现多个逻辑门之间的级联。

研究人员认为，由于石墨烯纳米带之间的通讯通过电磁波进行，不像硅半导体通过电子的流动实现，因此，新计算系统的通讯速度会快很多，时钟频率有望达到太赫兹(每秒一万亿次)，比当前主流计算机快1000倍。另外，新原件能被制造得比硅基晶体管小得多，而目前硅基晶体管的大小几乎接近极限。

这一设计方案目前仍处于蓝图阶段，弗里德曼表示，他们计划下一步制造出这种全碳、级联自旋电子运算系统的原型器件，并检验其效率。