在一系列新的研究中,科學家們已經開始將最微小的電子元件組裝成簡單的邏輯電路——為計算機供電的電子迷宮的構建模組。兩個不同的研究小組都在他們之前使用碳奈米管和奈米線製造電晶體的工作基礎上,構建了更復雜的電路,這些電路目前仍然比電晶體本身大1000倍。他們的報告今天發表在《科學》雜誌上。在相關的線上發表的研究中,第三個團隊已經證明,單個小分子可以像電晶體一樣工作。
哈佛大學的化學家查爾斯·利伯及其同事透過交叉矽和氮化鎵的奈米級導線,建立了包含多達六個電晶體的簡單邏輯電路,每個交叉點形成一個電晶體。這項技術的工作原理是在雷射的輔助下,催化晶體導線從每種材料的溶液中生長出來。“這是第一個有人真正使用組裝策略來建立邏輯器件的案例,”利伯解釋說。他認為奈米導線可以為分子電子學鋪平道路,因為它們比其他技術更可預測,並且可以在沒有傳統光刻技術的情況下構建。“我們正在採用的方法是可以直接擴充套件到下一個複雜程度的方法,”他說。
採用一種稍微更傳統的方法,荷蘭代爾夫特理工大學的物理學家阿德里安·巴克托爾德及其同事從一層金屬中雕刻出鋁條,並在頂部沉積碳奈米管。然後,他們在每個奈米管的兩端連線金條,建立一個電晶體,並以各種方式連線多達三個這樣的器件,以製造可以執行簡單邏輯功能的電路:將訊號從關到開或反之亦然,將兩個關訊號變成一個開訊號,儲存一個資訊單元或建立振盪訊號。
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物理學家揚·亨德里克·舍恩在貝爾實驗室其他研究人員的幫助下,又採取了一種不同的方法,改進了他最近描述的一種技術,即用一層小碳分子製造電晶體。舍恩用絕緣碳鏈稀釋這些電晶體分子後發現,僅一個分子就足以開啟或關閉訊號,從而構成一個基本的電路元件。
在對前兩份報告的評論中,弗吉尼亞州麥克萊恩市MITRE公司的奈米技術專家格雷格·曾和詹姆斯·埃倫博根解釋說,這兩個研究小組“是第一個將分子尺度電子學從單器件水平完全推進到電路水平的”。然而,他們補充說,科學家們仍然必須將完整的電路縮小到分子大小。然後,他們需要弄清楚如何快速、廉價和精確地將多達萬億個零件組裝到一個指甲大小的晶片上。但他們寫道,幾個小組已經用分子尺度的零件組裝了基本電路,這一事實“表明分子電子學和奈米技術已經取得了多大的進步,並且對未來非常鼓舞人心”。
