全球首台碳纳米晶体管计算机：对缺陷免疫的电脑电路

据英国学术杂志《自然》报道，斯坦福大学研发人员开发出了全球首台基于碳纳米晶体管技术的计算机，并已经成功测试运行，这表明人类未来在开发新型电脑设备时有望摆脱对硅晶体技术的依赖。

斯坦福大学开发的碳纳米管计算机

斯坦福大学项目研究小组出版论文联合作者马克斯-夏拉克尔（Max Shulaker）说：“这是人类利用碳纳米管生产的最复杂的电子设备。关于纳米技术有非常多极具创意的应用，但人们从未想过该技术能够以如此实际、实用的方式被利用。”

夏拉克尔团队研发的首台纳米电脑仅采用了178个晶体管，不过该设备只能运行支持计数和排列等简单功能的操作系统。

碳纳米管在1991年被日本NEC公司的饭岛博士发现，作为一维纳米材料，碳纳米管具有重量轻，六边形结构连接完美的特点，并且拥有许多异常的力学、电学和化学性能。

夏拉克尔表示：“与传统晶体管相比，碳纳米管体积更小，传导性也更强，并且能够支持快速开关，因此其性能和能耗表现也远远好于传统硅材料。”

斯坦福电子工程师Subhasish Mitra说：“硅很好，它很硬。但是当一切变得如此之小时，能否从硅晶体管中获得更高的性能、更好的节能性，那就不得而知了。”

晶体管是现代电子设备的关键组件，一个芯片可以包括几十个亿晶体管。碳纳米管更小，用它来替代硅可以制造更小的、更快的、更节能的晶体管。

碳纳米管的直径可以小到1纳米。人类的DNA直径一般是2.5纳米，人的手指甲大约每秒生长1纳米。

Subhasish Mitra称，早在1998年时就制造出了碳纳米晶体管，“此后人们就有一个梦想，用碳纳米管开启新的电子产品新纪元。”

然而，碳纳米管的研究碰到了障碍。科学家们发现，要想制造没有明显缺陷的碳纳米管太困难了。一般来说，采用的方法就是在高温房间里，用半导体晶圆培育大量碳纳米管。通过一系列化学反应，碳纳米管就可以萌芽了。在此过程中可能会出现一批无缺陷的碳纳米管。但在孕育过程中常常受到自然的干扰，研究者不断改进技术，获得的仍然是一些有缺陷的碳纳米管。

于是研究者改变了方向，他们不再执着地追求无缺陷的碳纳米管批次，而是专注于设计可以对缺陷免疫的电脑电路。采用更好的算法，研究者对电路进行排列，就算少数纳米管出现问题，电脑仍然可以运行。

首台碳纳米电脑有178个晶体管，每个包括10-200个碳纳米管。设备的大小只有6.5平方毫米，也就是说可以在一角美国硬币中放40个。如果采用产业化工厂制造碳纳米管，而不是实验室，它可以制造出更小、更快、更强大的电脑。