石墨烯可“變身”為各種獨(dú)特的材料,氮化硼納米管也可被加工成各種生物和物理材料,但這兩種材料卻沒有在電子界取得一席之地:石墨烯導(dǎo)體中電子釋放太快,無法控制電流;氮化硼納米管單獨(dú)存在時(shí)甚至是不能導(dǎo)電的絕緣體。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道,美國密歇根理工大學(xué)物理學(xué)家葉玉金(音譯)領(lǐng)導(dǎo)他的團(tuán)隊(duì)將上述兩種材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)放大,找到其不匹配性,最終成功開發(fā)出全新的混合數(shù)字開關(guān)。他們?cè)趩畏肿訉邮┍砻嫖g刻出許多小針孔,然后往針孔內(nèi)引入氮化硼納米管,融合后的混合材料看起來就像一層樹皮上長著不規(guī)則的稀薄頭發(fā)。
由于化學(xué)結(jié)構(gòu)的不匹配,兩種材料的結(jié)合點(diǎn)處會(huì)出現(xiàn)能隙的不匹配:石墨烯薄層導(dǎo)電快,而納米管內(nèi)的原子結(jié)構(gòu)會(huì)阻止電子流動(dòng),混合材料因此具有了能隙差(勢壘)。這些能隙差成為調(diào)控并阻止電子流動(dòng)的關(guān)鍵。兩種材料之間的接觸點(diǎn)被稱為“異質(zhì)結(jié)”,這些異質(zhì)結(jié)就是數(shù)字開關(guān)。
研究證明,新型混合開關(guān)具有更高的轉(zhuǎn)換系數(shù),其開關(guān)速度比現(xiàn)有石墨烯轉(zhuǎn)換器高幾個(gè)數(shù)量級(jí),這將加快電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)的開發(fā)步伐。
新型混合材料還能解決目前晶體管中硅半導(dǎo)體的兩大短板:不能更小以及大量發(fā)熱。另外,由于石墨烯和氮化硼納米管具有相同的原子排列即位點(diǎn)匹配,新型數(shù)字開關(guān)還能避免電子流動(dòng)分散的問題。電子只有朝同一個(gè)方向流動(dòng)才能制造更大的電流,但經(jīng)常有電子會(huì)偏離原來的方向,大大降低電流的強(qiáng)度和速度。而新型混合開關(guān)能控制高速前行電流中電子的方向,讓偏離的電子回歸正軌。