從纖細的奈米管(一種像雞籠網一樣的碳圓柱體,厚度為十億分之一米)到電子產品的革命,還有很長的路要走。奈米級材料作為下一代電子元件如此吸引人的微小性,也使得它們難以集體操控。因此,該領域的研究人員希望透過利用現有的製造技術來實現商業裝置。今年,人們已經看到了幾個關於如何將奈米級元件與傳統制造相結合的演示,以及一份概述奈米材料監管協議的報告。
摩托羅拉物理科學研究實驗室在五月份展示了一款高畫質電視螢幕原型,它摒棄了陰極射線管,轉而採用塗有奈米管刷狀陣列的玻璃面板。奈米管通常不會在低於 1200 攝氏度的精確陣列中生長,但摩托羅拉的 James E. Jaskie 和他的同事們設計了一種金屬催化劑,將所需溫度降低到幾百度,這足夠低,可以在用於沉積薄矽膜的傳統烤箱中實現。其他公司也製造了納米管螢幕,但這些管子是隨機懸浮在糊狀物中的。基於糊狀物的螢幕解析度較低,並且新增濾光片會增加複雜性。
奈米管也處於柔性聚合物元件(即所謂的柔性電子產品)印刷顯示器探索的最前沿。幾個研究小組已將奈米管與聚合物混合以提高材料的導電性。2004 年夏天,杜邦中央研究與開發團隊報告了首次使用現有技術印刷此類聚合物,製成大片。這種技術稱為熱敏印刷,它使用雷射將聚合物熔合到基板上,就像熨燙轉印一樣。今年,研究人員報告說,在同一表面上印刷聚合物導體、半導體和電介質。
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一個更高階的問題是如何方便地將奈米管陣列變成更復雜的裝置。蘇黎世瑞士聯邦理工學院的 Bradley J. Nelson 透過對管懸浮液施加標準的二維電場,在微小電極上和電極之間排列數百到數千個多壁奈米管。然後,他燒掉奈米管的頂層,在中間將其斷開,或以其他方式調整它們,以建立電子控制發射器、旋轉致動器和伸縮線性致動器。例如,此類裝置的陣列可以用作強大的化學感測器或自聚焦發光器。
用奈米管或其他奈米線構建精確的電子電路是一個更具挑戰性的問題。今天的晶片製造商只需蝕刻他們想要的圖案。惠普實驗室的研究人員是最早提出用大量縱橫交錯的奈米線或交叉杆陣列構建奈米級電路的人之一,這些陣列可以透過化學自組裝以低成本實現。電子啟用其中一些結點將建立電路。同一批研究人員最近模擬了由這種奈米線交叉杆陣列製成的晶片。他們發現,如果有足夠的冗餘,他們可以克服交叉杆的高缺陷率,並且在給定區域內封裝的器件數量仍然是當今晶片的 100 倍。
近年來,一個主要的政策問題是是否以及如何監管奈米材料,因為奈米材料比更大的顆粒更容易穿透細胞。去年夏天,英國皇家學會和皇家工程院解決了這些擔憂,在經過 12 個月的研究後得出結論,大量生產的奈米材料應根據現有的英國或歐盟法規歸類為新的化學實體,並建議立即開始毒性研究。