包括英國國家物理實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的跨歐研究小組開發(fā)出了一種令人難以置信的石墨烯材料，其將成為微型芯片和觸摸屏等未來高速電子產(chǎn)品的關(guān)鍵成分。在該成果的推進(jìn)下，生產(chǎn)出作為未來納米技術(shù)基礎(chǔ)的新材料研究又向前邁了一步。

　　石墨烯早已展示出其巨大的潛力，但之前僅能實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)，對更好地測量、理解和開發(fā)造成了局限。在1月17日出版的《自然·納米技術(shù)》雜志上，研究人員首次向人們展示了如何擴(kuò)展石墨烯尺寸并提升質(zhì)量以滿足實(shí)際開發(fā)的方法，并成功地測量了其電子特性。這些重大突破克服了擴(kuò)展石墨烯技術(shù)應(yīng)用中的兩個(gè)最大障礙。

　　到目前為止，高質(zhì)量的石墨烯只能以幾分之一毫米的形式體現(xiàn)，使用的是諸如用膠帶從石墨晶體上一層層加以剝離的辦法。要產(chǎn)生出可實(shí)用的電子器件則需要生長出更大尺寸的材料。而現(xiàn)在，研究人員終于首次用較大面積(大約50平方毫米)的石墨烯層成功制造并運(yùn)行了大量的電子器件。

　　這個(gè)石墨烯樣本是在碳化硅上以外延法生成的，外延法是一種在一個(gè)晶體層上生長出另一晶體層的方法。有了這樣具有重要意義的樣本，不僅證明石墨烯能以可擴(kuò)展的方式實(shí)際制作出來，也使得科學(xué)家可更好地理解其重要性能。

　　該項(xiàng)目的第二個(gè)重要突破是實(shí)現(xiàn)了以前所未有的精確度來測量石墨烯的電特性，從而為建立起更簡便、更準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)鋪平了道路。

　　測量電阻的國際標(biāo)準(zhǔn)都基于量子霍爾效應(yīng)，即二維材料的電特性只能由其基本自然常數(shù)決定。截至目前，這種效應(yīng)只在少量傳統(tǒng)半導(dǎo)體中才能展現(xiàn)出足夠的精度。此外，這樣的測量還需要在接近絕對零度的溫度下進(jìn)行，同時(shí)還需施加非常強(qiáng)的磁場，但全世界僅有少數(shù)幾家專業(yè)實(shí)驗(yàn)室具備這樣的條件。

　　長期來講，石墨烯傾向于能提供一個(gè)更好的標(biāo)準(zhǔn)，但目前的樣本尚不足以做到這一點(diǎn)。通過產(chǎn)生足夠大小和質(zhì)量的樣本及準(zhǔn)確地展示霍爾電阻，研究人員已證明石墨烯具有大規(guī)模取代傳統(tǒng)半導(dǎo)體的潛力。

　　此外石墨烯可在更高溫度下展示量子霍爾效應(yīng)。這意味著石墨烯電阻標(biāo)準(zhǔn)可得到更廣泛的運(yùn)用，也將有更多的實(shí)驗(yàn)室能滿足測量所需的條件。除了運(yùn)行速度和耐用性方面的優(yōu)勢，這也將加快生產(chǎn)進(jìn)程，使未來以石墨烯為基礎(chǔ)的電子技術(shù)產(chǎn)品成本降低。

　　英國國家物理實(shí)驗(yàn)室量子檢測組的亞歷山大·察侖丘克教授指出，此項(xiàng)目最令人轟動(dòng)的是，大面積的外延石墨烯不僅展示了其結(jié)構(gòu)連續(xù)性，而且在精確測量所需的完美度上并不遜于發(fā)展歷史更悠久的傳統(tǒng)半導(dǎo)體。(馮衛(wèi)東)