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多年來，研究人員一直抱有希望，認為石墨烯將成為電子工業的接班材料，當矽作為製造更小、更快、更便宜的器件的首選材料達到極限時。然而，將石墨烯的承諾變為現實至少可以說非常困難，部分原因是處理只有原子厚度的物質本身就存在困難。
將石墨烯切割成可用碎片的方法往往會留下毛糙的邊緣，從而降低材料作為導體的有效性。現在，佐治亞理工學院由沃爾特·德希爾領導的一個研究團隊聲稱，他們在該領域取得了重大進展，開發出一種製造奈米級石墨烯帶的技術，且沒有粗糙的邊緣。（一奈米是十億分之一米。）
當然，本週石墨烯在整個科學界成為頭條新聞，這要歸功於諾貝爾物理學獎授予了英國曼徹斯特大學的兩位研究人員，他們在 2004 年開創了一種透過用膠帶反覆剝離石墨來分離石墨烯的方法。諾貝爾獎委員會表彰了安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫“因其在二維材料石墨烯方面的開創性實驗”。
與蓋姆和諾沃肖洛夫採取的方法不同，德希爾和他的團隊過去透過將碳化矽表面加熱到 1500 攝氏度直到形成一層石墨烯來製造石墨烯片。然後使用電子束將石墨烯切割成特定的尺寸和形狀。“這是一個嚴重的問題，因為切割石墨烯會留下粗糙的邊緣，破壞石墨烯的許多良好特性，使其導電性降低，”佐治亞理工學院物理學院的校董教授德希爾說。
德希爾的新方法於 10 月 3 日在《自然奈米技術》上進行了描述，該方法是在碳化矽上蝕刻圖案，然後加熱該表面，直到石墨烯在蝕刻圖案內形成。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）這樣，石墨烯就能以特定的形狀和尺寸形成，而無需切割。“整個理念都改變了，”他說。“我們不是從無限大的石墨烯片開始；我們是在我們想要生長的地方生長它。”
研究人員聲稱，他們已使用該技術在 0.24 平方釐米的晶片上製造了由 10,000 個頂部柵極石墨烯電晶體組成的高密度陣列，這是朝著他們的最終目標邁出的一步，即製造可以與矽整合的石墨烯元件，用於新一代電子產品。這種整合將是實現微處理器以太赫茲速度執行的關鍵里程碑，太赫茲速度比今天的晶片快 1000 倍（今天的晶片速度以數十億赫茲為單位）。另一個目標是減少熱量產生，因為越來越多的電晶體被封裝到每個晶片上。即使矽電路達到其小型化極限，這些進步也將繼續驗證摩爾定律。“原則上，石墨烯可以克服矽的侷限性，”德希爾說。“如果我們完全成功，[只有]時間會告訴我們。”
石墨烯和矽將能夠共存，就像飛機和貨船用於運輸貨物一樣。“它們以不同的速度移動，但兩者都很重要，因為它們的成本不同，”德希爾說。“我認為類似的事情也會發生在電子領域。”
德希爾也很快承認，儘管對石墨烯的研究可以追溯到 20 世紀 70 年代，但該領域仍有很長的路要走。他和他的團隊現在正在研究他們製造的石墨烯帶在一段時間內的效能，以及他們的新方法在多大程度上改進了從較大的石墨烯片上切割碎片的方法。
由於石墨烯的實用性仍有許多懸而未決的問題，德希爾說他對諾貝爾獎評選委員會在這個時候認可石墨烯感到驚訝。這項技術具有巨大的潛力，但迄今為止只實現了其中一小部分潛力。“現在有點早，”他說。“如果你問我的底線——石墨烯取得了什麼成就？——它仍然在尋找自己的方向。”