科学家有望解开石墨烯取代硅基材料的“死穴”

英国利物浦大学的科学家开发出一种与石墨烯相关的新材料，其具有改善电子设备中使用的晶体管的潜力。这种名为“三嗪基石墨相氮化碳”的新材料早在1996年就获得了理论预测，但这是它第一次被研制出来。

目前的晶体管由昂贵的硅制成，在电子设备中应用时会产生热量。科学家们一直在寻找一种可以取代硅的碳基材料，但作为半导体使用，要求这种材料拥有电子能带隙。只有一个原子厚的石墨烯因具有强度大、导热和导电效率高等特性，一直被认为是硅的“接班人”，不过没有带隙也是它的“死穴”。而此次研发的新材料也是二维的，并且拥有电子能带隙，这使得它适合于制造晶体管的可能性大增。

利物浦大学化学系教授安德鲁·库珀说：“这是一个令人兴奋的结果，因为有序的二维有机固体材料相对来说太少了。找到了石墨烯家族的一位新成员意义非常重大。”

据物理学家组织网5月23日（北京时间）报道，研究团队首先用廉价的双氰胺分子，制备出了石墨相氮化碳晶体，它的二维层状结构与石墨烯类似，但其中含有氮。然后，他们将这些晶体置于石英管中，在600摄氏度高温下加热62个小时使之融化，这时得到的液体中含有三嗪基石墨相氮化碳小薄片，通过过滤或者将其从石英管上剥离就可以分离出来。

这种新材料目前仍处于早期开发阶段，库珀表示，接下来的研究将是探索它的性质。他说：“创建和分析这种材料仅仅是第一步。要扩大制备规模并证明其在电子设备中的作用，我们还有很多工作要做。”

总编辑圈点：

石墨烯或许在将来取代硅作为一种基本电学材料。但把“或许”二字拿掉的前提，就是摘掉单层石墨烯“没有带隙”的帽子。作为电学应用的关键，带隙意味着逻辑电路的开关动作，科学家一直不懈进行着打开带隙的研究。本文中的石墨烯新型材料拥有电子能带隙，且很可能具备优秀的摩擦、化学、电子特性，这都能使它未来在电子激发装置、可变能带半导体和坚硬透明膜方面应用广泛。