但是,,也有科學(xué)家偏偏不讓石墨烯專美。據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,,有幾個(gè)科研團(tuán)隊(duì)宣稱,他們已經(jīng)研制出了同樣纖薄的,、僅為一個(gè)硅原子厚的硅樹脂(silicene),而且他們認(rèn)為,,與石墨烯相比,硅樹脂的應(yīng)用潛力毫不遜色,,也有助于科學(xué)家們研制出更小更快的電子設(shè)備。不過,,關(guān)于誰(shuí)最先合成出了硅樹脂,科學(xué)界也引發(fā)了不少的爭(zhēng)議,。
硅樹脂不遜于石墨烯
在電子學(xué)領(lǐng)域,小即是快,。科學(xué)家們都在絞盡腦汁讓傳統(tǒng)的基于硅的電子設(shè)備變得越來越小,,但當(dāng)這些設(shè)備接近單原子尺寸這一極限時(shí),都紛紛開始出現(xiàn)故障,。因此,,制造商們需要找到解決辦法以便未來研制出運(yùn)行速度更快的電子設(shè)備,。他們表示,由于硅樹脂和石墨烯都是二維結(jié)構(gòu),,都能在單原子尺寸工作,因而硅樹脂有望成為他們的“救星”,。
美國(guó)俄亥俄州代頓市萊特州立大學(xué)物理和電子工程系主任洛克·溫雷彥(音譯)說:“硅樹脂有望將人們帶往最終的尺寸極限,,因此它無比重要,�,!�2007年,他創(chuàng)造出了silicene這一術(shù)語(yǔ),。
溫雷彥表示,與石墨烯相比,,硅樹脂的優(yōu)勢(shì)在于其擁有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。在硅樹脂內(nèi),,幾個(gè)硅原子分布于主二維表面的上下方,而且,,在上下這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的電子擁有不同的能級(jí),,施加電壓可使電子越過該能隙,并讓硅樹脂能在“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變,。
這樣,由硅樹脂制成的電子設(shè)備能可靠地展示出晶體管(計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)元件)具有的關(guān)鍵的開—關(guān)功能�,,F(xiàn)在,石墨烯已經(jīng)搶先一步,,在這一領(lǐng)域取得了不少突破,,正以“潤(rùn)物細(xì)無聲”的姿態(tài),慢慢成為制造晶體管的基礎(chǔ)元件,。
法國(guó)艾克斯馬賽大學(xué)的蓋伊·勒·內(nèi)表示:“電子工業(yè)目前正在從以硅為主朝以碳(石墨烯)為主的方向轉(zhuǎn)變,從理論上而言,,轉(zhuǎn)到石墨烯非常好,但也非常復(fù)雜,�,!�
勒·內(nèi)解釋說,因?yàn)槟壳爸圃祀娮釉O(shè)備的基礎(chǔ)設(shè)施都是以硅為基礎(chǔ),,是否全心全意“擁抱”石墨烯,,讓其成為日后研制超快速處理器的基礎(chǔ),,在這一點(diǎn)上,電子設(shè)備的制造商們非常猶豫,,而硅樹脂則生逢其時(shí),,為制造商們提供了極富吸引力的應(yīng)用前景,。
勒·內(nèi)表示,他和同事首次合成出了硅樹脂,,研究論文發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上。接下來他們將研究如何用硅樹脂來制造晶體管,,并希望能在未來兩年左右時(shí)間內(nèi)研制出第一個(gè)硅樹脂晶體管。
“硅樹脂之父”有爭(zhēng)議
盡管勒·內(nèi)團(tuán)隊(duì)宣稱他們首先合成出了硅樹脂,,但這一說法遭到了另外一些科研團(tuán)隊(duì)的駁斥。
據(jù)報(bào)道,,中國(guó)和日本的研究團(tuán)隊(duì)最近也宣稱合成出了硅樹脂,而且,,早在2010年,就有一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在年末出版的《應(yīng)用物理學(xué)快報(bào)》雜志上表示,,他們首次合成出了硅樹脂。不過,,勒·內(nèi)表示,2010年的研究提供的證據(jù)并沒有他領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)提供的證據(jù)充分,。
2010年研究論文的主要作者之一、美國(guó)中佛羅里達(dá)大學(xué)專門研究硅樹脂的理論物理學(xué)家阿布德卡德·卡拉表示:“勒·內(nèi)想成為"硅樹脂之父",但實(shí)際上他不是,。”
盡管卡拉團(tuán)隊(duì)宣稱他們?cè)?010年就已經(jīng)合成出了硅樹脂,,但是,他們僅僅使用了一種檢測(cè)方法來證明自己的結(jié)論,,那就是掃描隧道顯微鏡(STM)拍攝的圖片,。掃描隧道顯微鏡依靠量子力學(xué)效應(yīng)來提供原子層面的圖像,,能比普通顯微鏡提供更多細(xì)節(jié)。
勒·內(nèi)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,,這樣的圖像具有一定的欺騙性,2010年的研究結(jié)果并不能證明卡拉團(tuán)隊(duì)合成出了硅樹脂,。
勒·內(nèi)指出,,大多數(shù)研究硅樹脂的科學(xué)家都嘗試在銀上種植硅樹脂,,因?yàn)殂y原子和硅原子之間的相互作用并不強(qiáng),盡管這一方法能使硅樹脂在銀基座上獨(dú)立成型,,但可能很難將真正的硅樹脂薄片和銀結(jié)構(gòu)區(qū)分開來。
勒·內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)的另一名領(lǐng)導(dǎo)者,、德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)的硅樹脂專家帕特里特·沃格特說:“在銀的表面有些具有欺騙性的東西,,銀表面能模擬看似硅樹脂的蜂巢表面,,但是,,真正的硅樹脂結(jié)構(gòu)看起來卻并非這樣�,!�
不過,,卡拉也反駁稱,,他們有足夠的證據(jù)表明,他們于2010年就合成出了硅樹脂。證據(jù)包括:銀原子本身如何在一個(gè)角度與銀基座對(duì)齊,;另外,銀表面本身無法形成顯微鏡圖像揭示出的蜂巢結(jié)構(gòu),。
卡拉辯稱:“掃描隧道顯微鏡圖像當(dāng)然具有欺騙性,,但我們進(jìn)行了非常認(rèn)真的檢查,,因此,論文才得以被接受并發(fā)表,。”
然而,,勒·內(nèi)和沃格特卻對(duì)卡拉團(tuán)隊(duì)的回答不滿意。為了確保他們已經(jīng)真的制造出了硅樹脂,,他們采用幾種方法對(duì)得到的樣本進(jìn)行了分析,。他們測(cè)量了其電性和化學(xué)性質(zhì),,并將實(shí)際得到的圖片同理論預(yù)測(cè)進(jìn)行了比較。勒·內(nèi)表示,,需要多個(gè)不同的證據(jù)來源才能證明真正合成出了硅樹脂。
另外,,該團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn),,與2010年的結(jié)果相比,,他們觀察到的硅原子的距離與理論預(yù)測(cè)更吻合。
卡拉認(rèn)同勒·內(nèi)團(tuán)隊(duì)在硅樹脂研究領(lǐng)域取得了重要的進(jìn)步,,但他表示,,勒·內(nèi)團(tuán)隊(duì)還不足以成為“硅樹脂之父”,,他們才應(yīng)該是。
溫雷彥并不屬于卡拉團(tuán)隊(duì),,也不屬于勒·內(nèi)團(tuán)隊(duì)。他承認(rèn),2010年的結(jié)論和理論預(yù)測(cè)之間還存在著不少差異,,因此目前還并不清楚誰(shuí)最先合成出了硅樹脂,而且聲稱合成出硅樹脂的研究團(tuán)隊(duì)越來越多,,讓這一爭(zhēng)論變得更加復(fù)雜,。
實(shí)際應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)
盡管還不確定誰(shuí)最先合成出了硅樹脂,,但研究人員對(duì)接下來的研究思路卻達(dá)成了一致意見,。他們表示,為了完全利用硅樹脂的性能,,物理學(xué)家們需要將硅樹脂種植在一個(gè)并不會(huì)像銀那樣導(dǎo)電的絕緣材料上。一旦硅樹脂能被種植在絕緣體上,,科學(xué)家們將更容易研制出硅樹脂半導(dǎo)體和其他設(shè)備,。
勒·內(nèi)表示,,硅樹脂設(shè)備可以用來顯著增加處理速度,,但相關(guān)研究還面臨著一些比較大的挑戰(zhàn)。他說:“從目前取得的成就到實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走,。”