1564年，英國人發(fā)現(xiàn)用石墨條寫字繪畫，比其他的筆更方便。盡管石墨條易碎、易斷、又容易弄臟手，但仍不失為當(dāng)時(shí)最快捷的記錄工具。

科學(xué)家的貢讞

到了1761年，德國化學(xué)家法貝爾有推陳出新，把用石墨研制成的粉末和硫磺、銻等原料混合在一起，熔煉成細(xì)棒，外面用硬包裝固定，從而使這種寫字的筆不再臟手、不易折斷，性能與形狀與現(xiàn)代鉛筆已無質(zhì)的差別。

毋庸置疑，鉛筆發(fā)明是科學(xué)史上的一件大事。在鉛筆的作用下，科學(xué)和文化駛?cè)肓丝燔嚨?，因?yàn)殂U筆問世幾百年來，寫字繪畫變得方便至極，這是鉛筆讓人愛不釋手，至今方興未艾的原因之一。

制造鉛筆芯的石墨晶體，由六邊形結(jié)構(gòu)的碳原子組成，所以寫出的字清晰長久。盡管如此，人們?nèi)匀晃丛舷氲竭@司空見慣的鉛筆，在書寫文字、繪制圖案時(shí)留下的痕跡。中，竟大有文章可做。因?yàn)榭茖W(xué)家的最新揭示：鉛筆字跡中包含極少量碳箔物質(zhì)，而且，這些碳箔薄片像蜂房那樣，是以單層原子形式整齊排列的。過去，科學(xué)家以為組成碳箔薄片的碳原子不到100個(gè)，碳原子周邊的化學(xué)元素又是氫，這將使碳箔薄片的優(yōu)良特性大打折扣。于是看走了眼，以為這樣的單層碳箔結(jié)構(gòu)性能不穩(wěn)定，很難找到用武之地。

重新認(rèn)識(shí)鉛筆字

現(xiàn)在情況不同了?？茖W(xué)家認(rèn)識(shí)到鉛筆字中的二。維物質(zhì)——碳箔；極具科學(xué)價(jià)值?？茖W(xué)家樂觀的認(rèn)為，扮演下一次電子工業(yè)主角的角色，非它們莫屬。

這些新思想、新觀點(diǎn)與英國曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·吉姆的研究分不開。他首先在屯子顯微鏡下，觀察到鉛筆字中含有少量二維物質(zhì)——碳箔薄片。他發(fā)觀在鉛筆字中的碳箔薄片，厚度僅有0.1納米，與一個(gè)碳原子的厚度相當(dāng)。而且這些碳箔薄片，比人們的預(yù)想大得多。一個(gè)碳箔薄片中竟含有十個(gè)億多個(gè)碳原子，這就便靠近薄片緣分布的氫原子的影響力大為減少，從而使碳箔薄片性能穩(wěn)定。安德烈·海姆還和俄羅斯微電子技術(shù)專家一起，分離出很小的卑層磺箔，證實(shí)這種碳箔薄片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、能單獨(dú)存在。這些發(fā)現(xiàn)公開發(fā)表后；單層碳箔身價(jià)倍增，科學(xué)界對(duì)鉛筆字中的碳箔刮目相看，爭相研究!

現(xiàn)在科學(xué)界相信單層碳箔是組成其他形態(tài)碳，如石棉、巴基球和碳納米管的基本單位。由此，我們不難知道碳納米管是卷起來的碳箔條，石墨則是堆疊在一起的碳箔薄片。

碳箔薄片

英特爾公司創(chuàng)始人之一的戈登·穆爾，于20世紀(jì)60年代提出著名的“穆爾定律”：硅芯片上的電子元件數(shù)量，是以18個(gè)月翻一番的速度發(fā)展的。1999年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家，將硅芯片的最終厚度定位在5個(gè)原子范圍；那是硅芯片的應(yīng)用極限。研究人員認(rèn)為在2012年前后，硅芯片的尺寸可達(dá)到這一級(jí)別。這意味著尋找硅材料代用品，來適應(yīng)計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展的需要，已屬時(shí)不我待。

與硅晶體管相比，在碳箔中電子移動(dòng)起來更自由。所以用碳箔制造的晶體管，導(dǎo)通和關(guān)閉電流的速度更快，消耗的電能更少。碳在工作中產(chǎn)生的熱量比硅少，占據(jù)的空間比硅小，而且碳箔薄片內(nèi)部原子結(jié)構(gòu)致密，氣體無法滲透進(jìn)來，所以性能牢固。碳箔薄片高出“硅”一籌的優(yōu)良特性證明，用它制造芯片，集成化程度更高、體積可做得更小、更適合量子計(jì)算機(jī)的需要。

江山代有人才出

硅芯片的應(yīng)用極限被確定在5個(gè)原子數(shù)量級(jí)，超過這一限度，必須使用新材料，這一點(diǎn)不容置疑。而在未來的量子計(jì)算機(jī)中，須由單個(gè)原子攜帶信息，碳箔薄片恰恰能擔(dān)此重任。只是在現(xiàn)階段人工研制的碳箔薄片，仍處在比針頭還要小的狀態(tài)!可見用它們?nèi)〈璨牧?，關(guān)鍵在于制造出大塊碳箔薄片。

好在科學(xué)界對(duì)碳箔薄片的前景，對(duì)它引發(fā)下一次電子革命的必要性充滿信心。科學(xué)家相信，人類合成大塊碳箔薄片之時(shí)，即是下二次電子革命到來之日!畢竟“江山代有人才出，各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)百年”是大勢所趨，潮流所至。

更重要的是小鉛筆繪制的這幅新藍(lán)圖，不僅超出了我們想像，使我們耳目一新，也深刻改變了我們的思維方式，不是嗎?

(責(zé) 編 林方時(shí))