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科學(xué)家解開石墨烯取代硅基材料的“死穴”
英國利物浦大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一種與石墨烯相關(guān)的新材料，其具有改善電子設(shè)備中使用的晶體管的潛力。這種名為“三嗪基石墨相氮化碳”的新材料早在1996年就獲得了理論預(yù)測，但這是它第一次被研制出來。
目前的晶體管由昂貴的硅制成，在電子設(shè)備中應(yīng)用時會產(chǎn)生熱量。科學(xué)家們一直在尋找一種可以取代硅的碳基材料，但作為半導(dǎo)體使用，要求這種材料擁有電子能帶隙。只有一個原子厚的石墨烯因具有強(qiáng)度大、導(dǎo)熱和導(dǎo)電效率高等特性，一直被認(rèn)為是硅的“接班人”，不過沒有帶隙也是它的“死穴”。而此次研發(fā)的新材料也是二維的，并且擁有電子能帶隙，這使得它適合于制造晶體管的可能性大增。
利物浦大學(xué)化學(xué)系教授安德魯·庫珀說：“這是一個令人興奮的結(jié)果，因?yàn)橛行虻亩S有機(jī)固體材料相對來說太少了。找到了石墨烯家族的一位新成員意義非常重大。”
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)5月23日（北京時間）報道，研究團(tuán)隊(duì)首先用廉價的雙氰胺分子，制備出了石墨相氮化碳晶體，它的二維層狀結(jié)構(gòu)與石墨烯類似，但其中含有氮。然后，他們將這些晶體置于石英管中，在600攝氏度高溫下加熱62個小時使之融化，這時得到的液體中含有三嗪基石墨相氮化碳小薄片，通過過濾或者將其從石英管上剝離就可以分離出來。
這種新材料目前仍處于早期開發(fā)階段，庫珀表示，接下來的研究將是探索它的性質(zhì)。他說：“創(chuàng)建和分析這種材料僅僅是第一步。要擴(kuò)大制備規(guī)模并證明其在電子設(shè)備中的作用，我們還有很多工作要做。”
總編輯圈點(diǎn)：
石墨烯或許在將來取代硅作為一種基本電學(xué)材料。但把“或許”二字拿掉的前提，就是摘掉單層石墨烯“沒有帶隙”的帽子。作為電學(xué)應(yīng)用的關(guān)鍵，帶隙意味著邏輯電路的開關(guān)動作，科學(xué)家一直不懈進(jìn)行著打開帶隙的研究。本文中的石墨烯新型材料擁有電子能帶隙，且很可能具備優(yōu)秀的摩擦、化學(xué)、電子特性，這都能使它未來在電子激發(fā)裝置、可變能帶半導(dǎo)體和堅(jiān)硬透明膜方面應(yīng)用廣泛。
石墨烯產(chǎn)業(yè)將獲國家扶持關(guān)注龍頭股
據(jù)悉，近日工信部、科技部等國家部委組織召開了石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展研討會，國務(wù)院分管領(lǐng)導(dǎo)還親自召集行業(yè)專家就石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展征求意見，相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和扶持政策有望出臺。另據(jù)了解，全國七大新材料基地的寧波市將在本月28日將舉行《寧波石墨烯技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布會，國家發(fā)改委、工信部、科技部等部委領(lǐng)導(dǎo)和中科院相關(guān)專家將出席，還將舉行石墨烯戰(zhàn)略合作等簽約儀式。
石墨烯已被多個國家地區(qū)列入重點(diǎn)研發(fā)對象，歐盟在2013年將其列為“未來新興技術(shù)旗艦項(xiàng)目”之一，10年提供10億歐元資助。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，經(jīng)過近年努力，我國石墨烯基礎(chǔ)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展已走在世界前沿水平，國家產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和扶持政策出臺將進(jìn)一步加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，有助行業(yè)快速發(fā)展。
A股公司中，華麗家族控股股東南江集團(tuán)與中科院寧波材料所合資公司墨西科技將在28日舉行石墨烯新產(chǎn)品發(fā)布會；錦富新材持股25%的蘇州格瑞豐在中科院蘇州納米所技術(shù)平臺支撐下，石墨烯材料在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等應(yīng)用方面性能已處于領(lǐng)先水平，中試線已開始建設(shè)。
