盡管IT產品不斷變化，但它們始終保持不變——它們都是基于基于半導體硅的估算。 但摩爾定律有其局限性。 因此，非硅估算成為研究熱點。 去年10月，法國格拉斯哥學院的安德烈·海姆（André Geim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（ ）因其對石墨烯的杰出研究而分享諾貝爾化學獎，這項研究使石墨烯能夠用于量子計算、生物計算、光計算等硅計算替代品之中和碳納米管，它脫穎而出。

摩爾定律已經結束

1958年，德州儀器公司的基爾比和仙童半導體公司的諾伊斯獨立發明了集成電路，進而推動電子技術從電子管、晶體管進入集成電路時代。 基爾比因發明集成電路而獲得2000年諾貝爾化學獎。 不幸的是，半導體行業歷史上最著名的兩家公司仙童和英特爾的創始人諾伊斯在10歲時因突發腎病去世。 幾年前去世，沒有獲得諾貝爾獎。 事實上，半導體行業現在使用的是諾伊斯發明的平面工藝，盡管它與基爾比的工藝無關。

平面技術是通過研磨、拋光、氧化、擴散、光刻、外延生長、蒸發等半導體加工技術在二維平面上制造晶體管、電阻、電容器和引線。 因此，要在晶圓上單位面積制造越來越多的晶體管等元件，唯一的辦法就是不斷提高工藝水平。

1965年，還在仙童半導體工作的戈登·摩爾為《電子》雜志撰文，預測未來集成電路中晶體管的集成度將每18至24個月翻一番。 這就是所謂的摩爾定理。

當人們在享受CPU制造工藝從65nm、45nm提升到現在的32nm帶來的性能提升和幀率提升的好處時，卻不知道處理技術的提升是有化學極限的。 據資料顯示，當晶體管的基極寬度大于5nm時，晶體管就會因隧道效應而失效。

因此，尋找一種材料來替代硅工藝已經成為一個非常現實的問題。 量子估計和生物估計的性能雖然很強，但實際上是一個遙不可及的美好前景。 碳納米管其實很出色，但就未來的技術實現而言，“安頓”這么多小管并不容易。

直到2004年，美國曼徹斯特學院的研究人員 Geim和 才對石墨烯的研究燃起了新的希望。

他終于用了“土”法

極硬的金剛石和厚重的石墨都是由碳組成的，但碳原子的晶體結構排列不同。 在足夠高的水溫和壓力下，一般采用爆燃法，借助石墨可以生成微小的金剛石顆粒。 然而，Gem和發現，當石墨層薄至只有一個碳原子長度時，它不僅極其堅韌，而且還具有出色的電氣特性。 這些具有驚人特性的石墨層被稱為石墨烯。 石墨烯的制作方法并不像人造鉆石那樣暴力，相反非常溫和。

2008年8月，蓋姆在接受科學觀察網站采訪時講述了他們如何制造石墨烯的故事（略）。

當時，蓋姆購買了一大塊高取向熱解石墨，這是一種常用于解剖的石墨含量特別高的材料。 蓋姆把它送給了他的一位新來的中國博士。 并送給他一臺特殊的中級拋光機，希望他能制作出最薄的薄膜。 三周后，博士生拿起培養皿并告訴 Game 已經完成了。 蓋姆用顯微鏡觀察培養皿頂部的石墨斑點，發現它們厚達10微米，相當于1000層石墨烯的長度。 Game隨后問他是否可以磨得更薄一些？ 他告訴蓋姆他需要另一塊石墨。 要知道，這些石墨每塊的售價約為 300 磅。 游戲承認自己當時的心態可能不太好，所以這位中國博士生對游戲說：“既然你這么聰明，你就自己嘗試一下吧。”

比賽必須自己做，但他用的是很“土”的方式。 由于石墨具有完整的層狀解理特性，可以逐層剝離。 于是，蓋姆用透明膠水粘在石墨上，這樣石墨層就粘在了膠紙上。 蓋姆將膠水對折，粘住，然后將其分開。 這樣，膠水的兩端就覆蓋了一層石墨層，石墨層又變薄了。 如此重復多次，當膠紙上的石墨層薄至一個碳原子長度時，石墨層就變成了石墨烯。

神奇石墨烯

很難想象，當幾乎是礦物中最軟的石墨（莫氏強度只有1~2）的石墨被“切割”成碳原子長度的薄片時，“性狀”會發生如此大的變化。 強度高于莫氏強度10的金剛石，但硬度好，可彎曲。

石墨烯不僅是已知最薄的材料，也是導熱性能最好的材料，而且其電特性更加出色。 較低條件下高達cm2/V·s的電子遷移率使石墨烯成為制造高速晶體管的希望。

明年1月22日，賓夕法尼亞州立大學電子光學中心宣布研發出半徑為100毫米（4英寸）的石墨烯晶圓，其上集成了個石墨烯晶體管。 工程應用做得很好。 該中心的研究人員正在開發半徑為 200 毫米的石墨烯圓盤。

2月6日，IBM宣布開發出石墨烯晶體管。 該研究由英國國防部中級技術研究項目局（）資助。 據IBM稱，石墨烯晶體管所使用的工藝與當前的硅半導體器件工藝兼容。

上述兩項研究成果尤其是IBM的研究成果，促使石墨烯在成為硅的接班人的道路上邁出了實質性的一步。 這也促使那些覺得“集成電路發明后花了42年才獲得諾貝爾獎，而石墨烯只用了6年，草率魯莽”的指責者們有所收斂。 盡管摩爾定理只剩下十年的時間，但業界已經等不及接下來的42年了。

石墨烯也是一種非常透光的材料。 去年6月21日，《麻省理工科技評論》報道稱，三星已經開發出柔性可彎曲的石墨烯觸摸顯示屏。

關于石墨烯還有很大的想象空間，至少石墨烯顯示器商業化上市后，不需要薄膜來保護。

記者手記

創新離不開奇思妙想

很難想象，這么多德高望重的技術精英，在惡搞諾貝爾獎上還能像孩子一樣開心。 用“難以置信”來形容這些獲獎項目確實是相當褒義的，用“冒險”或者“吃飽”可能更合適。 客機上會收集海豚的鼻涕，夏天把衣服穿在鞋子外面有助于防滑。

但在筆者看來，惡搞諾獎的真正意義在于非常重視非常規思維。 而這些創新思維對于科技研究來說是不可或缺的。 可惜的是，強烈的好奇心、奇思妙想等創新思維的重要要素，更多的是天真可愛的兒子們所具備的。

諾貝爾化學獎獲得者中，被譽為納米之父的理查德·費曼（ ）應該是最貪玩的一個。 書名《加油，費曼先生：科學頑童的故事》似乎更合適。 費曼不僅和愛因斯坦解釋了相對論，還研究了賭博和賭徒輸贏的概率，基于科學知識的惡作劇伴隨了他一生。 1965年，他因量子電動力量熱法的研究獲得諾貝爾化學獎，這項研究源于他在康奈爾學院奶茶廳看到的中學生投擲的盤子上圖案的變化。

蓋姆使用的神器——透明膠水，也有一個打破規則的傳說。 3M公司的研究員卓爾個人對膠水的研究很著迷，但他的老板要求他改進砂紙技術。 于是卓爾只好私下學習。 最后于1925年推出了透明膠。擴展的透明膠和其他膠水已成為3M的重要收入來源。 透明膠的發明和研究員Palm Gost對反光涂料的私人研究，最終確立了3M為研究員提供15%免費研究時間。

有人說，海姆的中國博士生因為放棄制備石墨烯而與諾貝爾獎失之交臂。 雖然這么說有失公允，但博士生采取的技術路線是錯誤的。 無論多么中級的拋光機，即使有鐵杵磨成針的精神，也不可能將石墨塊磨成單個原子長度。

事實上，這位博士生迷失在對待失敗的態度中。 面對用了3周時間、用了最好的設備卻失敗的結果，他選擇了放棄。 Gaim看到這次失敗證明傳統方法行不通，于是他想出了使用透明膠水的異想天開的想法。