来自弗罗里达中央大学（UCF）的研究团队开发出了一种基于石墨烯的晶体管，或将在某天使计算机的速度变快1000倍，同时消耗的能量减少至现在的1/100。
Ryan M. Gelfand现在是UCF光学和光子学院的一名助理教授，当他开始这项研究时他还是西北大学的一名博士研究生，彼时他与同为博士研究生的Joseph Friedman一起工作，而后者目前是德州大学达拉斯分校的一名助理教授。
由于具有开关电流的能力，传统的硅基晶体管为电子工业发展带来了革命性进展。晶体管可以通过控制电流创造出小型收音机、电视机和计算机。
而在最近这篇发表在Nature Communications上的研究论文中（Cascaded spintronic logic with low-dimensional carbon），Friedman、Gelfand和他们的合作伙伴提出了一种新的晶体管概念，这种晶体管并不基于硅基材料，而是基于仅由一层碳原子组成的二维碳材料——石墨烯材料。
Gelfand于到UCF任职，他解释说他们的发现将对电子工业、计算速度和大数据带来巨大的影响。
“如果想持续推进新技术，我们就需要更快的计算机，它要能够进行关于气候科学、太空探索和金融的更大、更好的模拟计算。为了实现这个目标，我们不能再依赖于硅基晶体管了。”Gelfand说道，他目前是UCF纳米生物光子学实验室主任。
他们发现通过给一条石墨烯网施加磁场就可以改变电流通过石墨烯网时的电阻。对这个设备而言，通过升高或者降低通过邻近碳纳米管的电流就可以控制磁场的大小。
磁场强度的变大或者变小也可以控制通过这种新型晶体管的电流变大或者变小，就像通过控制流过水管的水流大小控制产生的波浪一样。
晶体管扮演着开关的角色，一系列排列不同的晶体管就可以组成逻辑门控，从而允许微处理器解决复杂的算法和逻辑问题。但是近几年来，基于硅基晶体管的计算机微处理器的速度已经达到巅峰，始终停留在3-4千兆赫范围内，无法再进一步提高。
而这个最新的基于一系列级联石墨烯晶体管的逻辑电路可以将运行速度提升1000倍，达到太赫兹水平。同时，这种新的逻辑电路尺寸更小、效率更高，使得设备制造商可以将晶体管缩小，从而嵌入更多的其他功能，Gelfand说道。
此前Gelfand与Friedman已经为这个项目工作了五年，其中Friedman负责构思设备结构并设计逻辑电路，而Gelfand则负责选择材料并分析设计、制造的可行性。他们的研究团队还包括来自伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校及西北大学的其他合作者。
该团队的下一步工作就是继续深入研究以创造出一个概念验证性的原型。
文献链接：
/articles/ncomms15635
来源：高分子科学前沿 微信公众号
