小铅笔绘制新蓝图

1564年，英国人发现用石墨条写字绘画，比其他的笔更方便。尽管石墨条易碎、易断、又容易弄脏手，但仍不失为当时最快捷的记录工具。

　　

　　科学家的贡谳

　　

　　到了1761年，德国化学家法贝尔有推陈出新，把用石墨研制成的粉末和硫磺、锑等原料混合在一起，熔炼成细棒，外面用硬包装固定，从而使这种写字的笔不再脏手、不易折断，性能与形状与现代铅笔已无质的差别。

　　毋庸置疑，铅笔发明是科学史上的一件大事。在铅笔的作用下，科学和文化驶入了快车道，因为铅笔问世几百年来，写字绘画变得方便至极，这是铅笔让人爱不释手，至今方兴未艾的原因之一。

　　制造铅笔芯的石墨晶体，由六边形结构的碳原子组成，所以写出的字清晰长久。尽管如此，人们仍然未曾料想到这司空见惯的铅笔，在书写文字、绘制图案时留下的痕迹。中，竟大有文章可做。因为科学家的最新揭示：铅笔字迹中包含极少量碳箔物质，而且，这些碳箔薄片像蜂房那样，是以单层原子形式整齐排列的。过去，科学家以为组成碳箔薄片的碳原子不到100个，碳原子周边的化学元素又是氢，这将使碳箔薄片的优良特性大打折扣。于是看走了眼，以为这样的单层碳箔结构性能不稳定，很难找到用武之地。

　　

　　重新认识铅笔字

　　

　　现在情况不同了。科学家认识到铅笔字中的二。维物质——碳箔；极具科学价值。科学家乐观的认为，扮演下一次电子工业主角的角色，非它们莫属。

　　这些新思想、新观点与英国曼彻斯特大学教授安德烈·吉姆的研究分不开。他首先在屯子显微镜下，观察到铅笔字中含有少量二维物质——碳箔薄片。他发观在铅笔字中的碳箔薄片，厚度仅有0.1纳米，与一个碳原子的厚度相当。而且这些碳箔薄片，比人们的预想大得多。一个碳箔薄片中竟含有十个亿多个碳原子，这就便靠近薄片缘分布的氢原子的影响力大为减少，从而使碳箔薄片性能稳定。安德烈·海姆还和俄罗斯微电子技术专家一起，分离出很小的卑层磺箔，证实这种碳箔薄片结构稳定、能单独存在。这些发现公开发表后；单层碳箔身价倍增，科学界对铅笔字中的碳箔刮目相看，争相研究!

　　现在科学界相信单层碳箔是组成其他形态碳，如石棉、巴基球和碳纳米管的基本单位。由此，我们不难知道碳纳米管是卷起来的碳箔条，石墨则是堆叠在一起的碳箔薄片。

　　

　　碳箔薄片

　　

　　英特尔公司创始人之一的戈登·穆尔，于20世纪60年代提出著名的“穆尔定律”：硅芯片上的电子元件数量，是以18个月翻一番的速度发展的。1999年，贝尔实验室的科学家，将硅芯片的最终厚度定位在5个原子范围；那是硅芯片的应用极限。研究人员认为在2012年前后，硅芯片的尺寸可达到这一级别。这意味着寻找硅材料代用品，来适应计算机工业发展的需要，已属时不我待。

　　与硅晶体管相比，在碳箔中电子移动起来更自由。所以用碳箔制造的晶体管，导通和关闭电流的速度更快，消耗的电能更少。碳在工作中产生的热量比硅少，占据的空间比硅小，而且碳箔薄片内部原子结构致密，气体无法渗透进来，所以性能牢固。碳箔薄片高出“硅”一筹的优良特性证明，用它制造芯片，集成化程度更高、体积可做得更小、更适合量子计算机的需要。

　　

　　江山代有人才出

　　

　　硅芯片的应用极限被确定在5个原子数量级，超过这一限度，必须使用新材料，这一点不容置疑。而在未来的量子计算机中，须由单个原子携带信息，碳箔薄片恰恰能担此重任。只是在现阶段人工研制的碳箔薄片，仍处在比针头还要小的状态!可见用它们取代硅材料，关键在于制造出大块碳箔薄片。

　　好在科学界对碳箔薄片的前景，对它引发下一次电子革命的必要性充满信心。科学家相信，人类合成大块碳箔薄片之时，即是下二次电子革命到来之日!毕竟“江山代有人才出，各领风骚数百年”是大势所趋,潮流所至。

　　更重要的是小铅笔绘制的这幅新蓝图，不仅超出了我们想像，使我们耳目一新，也深刻改变了我们的思维方式，不是吗?

　　(责　编　林方时)