美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的材料工程师们朝着高性能电子产品的研制迈出了重要一步。这些电子产品配置的电池续航时间更长，且具有可伸缩特性。

　　该科研团队由材料科学系副教授Michael Arnold和教授Padma Gopalan领导，研究人员称他们开发出了性能最优异的碳纳米管晶体管。该技术为更高性能的消费类电子产品铺平了道路，它还在工业和**应用上有特定用途。

　　2014年11月10日发表于ACS Nano杂志上的一篇论文中，Arnold、Gopalan和他们的学生称他们研制的晶体管的通断比和电导比之前最先进的碳纳米管晶体管分别提高了1000倍和100倍。

　　Arnold说：“碳纳米管十分坚固，且具有较高的柔性，所以它们可被用来制造可伸缩的柔性显示器和电子产品，并能和一些新材质，比如衣服，融为一体。这个优点使新型电子产品的制备成为可能，制造商目前使用的硬质材料无法造出这样的产品。”

　　把多层单原子碳卷成管状就成了碳纳米管。像之前所发现的一些性能优异的导体一样，碳纳米管长期以来被认为是下一代晶体管的理想材料。下一代晶体管是半导体设备，它能充当电流或放大电流的通断开关，是电子设备的基础。

　　然而，研究人员一直在努力分离出纯半导体碳纳米管。这一步非常重要，因为金属纳米管杂质会起到铜线的作用并使设备短路。同时研究人员也一直致力于解决纳米管的放置和排列方面的困难。直到现在，这两个挑战限制了高性能碳纳米晶体管的发展。

　　威斯康星大学麦迪逊分校的科研团队以过去20多年的碳纳米管研究为基础，并吸收了其他使用高分子聚合物有选择地挑出半导体纳米管的先进技术，以获得超高纯度碳纳米管。

　　使用以前的技术排列得到的纳米管密度或在薄膜上组装得到的纳米管之间的距离并不尽如人意。针对这个问题，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员开创了一种叫做漂浮蒸发式自组装(floating evaporative self-assembly，FESA)的新技术。该技术于2014年发表于ACS期刊Langmuir上。在这项技术的开发中，研究人员发现了由快速蒸发碳纳米管触发的自组装现象。

　　研究团队的最新发现还进一步推动了实现碳纳米晶体管替换电脑芯片和高效通讯设备中硅晶体管的可能性，而硅晶体管的物理缩放比例和性能都即将达到极限。

　　Arnold说：“这项技术不是渐进地提高性能。研究成果表明我们确实在碳纳米晶体管上取得了突破性进展。我们开发的碳纳米晶体管的电导性能比目前最薄的商用晶体管薄膜技术要好得多，同时它能像正常的晶体管一样起通断开关的作用。”

　　研究人员已经向威斯康星校友研究基金会(Wisconsin Alumni Research Foundation)为这项技术申请了专利，并且已经开始和公司合作以加快该技术的商业应用。

来源：LabBang