第八百八十章意想不到的碳納米管高效集成方法

碳基芯片的研發評價為S級項目是完全符合標準的。

換句話來說，也就是星海研究院這邊的項目評價最高只有S級，如果上面還有SS級或SSS級的話，它同樣夠得上。

就如同學霸考一百分是因為試卷滿分就只有一百分一樣，碳基芯片對于星海研究院來說，評分是S級是因為最高就只有S級的評分。

這應該是材料研究所那邊的第一個S級項目，在此之前，材料研究所并沒有S級項目，最高的級別是A級。

翻閱著手中的實驗數據報告，徐川陷入了沉思。

雖然說他在材料領域的研究還算是出色，但在芯片領域卻是個純外行。

因為這涉及到的領域實在是太多了。

材料、設計、制造、封測、設備.CPU、GPU、FPGA、存儲芯片、指紋識別芯片、攝像頭CIS芯片、射頻芯片.各個環節，各種類型可以說不是一個國家能夠搞定的。

硅基芯片的研發設計制造，也不是米國一個國家推動的，這是集合近乎整個西方國家陣營的力量，才完善的。

比如來自日耳曼國的分布式布拉格反射器、來自櫻花國的高純度單晶硅、亦或者來自米國的極紫外光系統

毫不夸張的說，一枚小小的芯片的生產過程，涉及到近乎完整的工業化體系。

而且絕大部分的零件，還都是最頂尖的那種。

所以星海研究院的研發能力再強悍，也沒有完整的產業鏈能夠獨自將一枚芯片生產出來。

所以在碳基芯片的研發和后續開發上，尋找合作伙伴是必須的。

而在芯片的研究方面，國內有資格有能力的其實就那么屈指可數的幾家，后續的合作研發，要挑選的話，找誰呢？

腦海中國內的芯片廠商陸續劃過，并沒有用多久的時間，徐川便已經有了決定。

畢竟合適的廠商，其實也并沒有太多的選擇。

當然，在尋找合作廠商前，他需要解決掉碳基芯片的制備難題，至少是部分核心制造難題，比如碳納米管晶體的批量完整排序，比如碳半導體的穩定轉變等等。

只有解決了這些問題，才有足夠的希望能夠做出來真正的碳基芯片。

針對月球背面瑤池環形山的形成原因正在調查探索中。

但在那之前，他們并不是沒有事情可以做。

一方面，在信息研究所那邊，超算中心已經騰出了足夠的計算資源，正在通過各種實驗數據對‘瑤池晶’進行分析。

對于目前的材料學界來說，當前主流的新材料研發方法，依舊是通過研究者的“科學直覺”、以往積累的“實驗經驗”以及大量重復的“嘗試法”實驗，利用有限的條件去發現一條可行的方法。

不過在他這邊，這種傳統的方案可以先通過針對性建立起來的化學材料計算模型來進行模擬計算，通過超算中心節省大量的實驗工作量的。

當然了，數學的方法雖然能縮小實驗的工作量，但實驗依舊是必不可少的。

畢竟理論再怎么厲害，也是要通過實驗進行驗證的。

而信息研究所的超算中心這邊，針對瑤池晶這種特殊材料的計算分析已經進行了兩天了。

如果沒有意外的話，今天差不多就能完成最后一批的分析工作。

而另一方面，在針對瑤池晶的研究中，徐川已經開始了第一批的材料復刻實驗。

材料研究所內的核心實驗室中，穿著白大褂，帶著手套護目鏡全副武裝的徐川正在將手中的實驗器皿送入了CVD管式爐中。

瑤池晶，也就是從月球背面‘瑤池環形山’的沖擊壁上采集的月巖。

這是徐川命名的名字，它在各透射電鏡、掃描電子顯微鏡、拉曼光譜儀等各種科研設備的分析下，已經摸清楚了里面的成分和結構。

這會所做的，就是嘗試性的復制。

碳納米管能夠在瑤池晶的襯底上穩定生長，這意味著什么不用多說。

即襯底材料能夠用來，至少其中的某一項物質，能夠用來當做碳基芯片的基底。

簡單的來說，就是類似于硅基芯片的基底硅片一樣，可以讓晶體管在上面生長和光蝕雕刻，進而形成集成電路。

而碳基芯片，自然也離不開這種基底。

只不過目前來說，相關的研究只僅僅存在部分實驗室里面。

這是超高難度的研發工作，沒有那么容易解決的。

包括現在徐川所進行的復刻實驗，也只是人工的將瑤池晶上的襯底材料拆解出來，然后利用CVD管式爐進行碳納米管的氣相沉積生長。

至于生長出來的東西，是否初步具備半導體性質，對于目前的研究來說并不是很重要。

天然生成的礦物，在絕大部分的情況下是不如人工冶煉的。

所以這一次的實驗，只不過是想按照瑤池晶的原有材料進行一次復刻，看看能否人工做到將碳納米管完整有序的疊層排列在襯底上。

這才是最重要的。

就在徐川處理著手中的研究之時，實驗室的大門被人推開了。

材料研究所的所長趙光貴拿著一疊厚厚的文件快步走了進來。

“徐院士，完整的分子動力學模擬計算數據出來了。”

“稍等一下，我處理完手上的這些碳納米管。”

聽到趙光貴的匯報，徐川頭也沒回，有條不紊的將手中的材料處理妥當，最終送進了CVD管式爐后，調整好參數后，設備啟動開始實驗后，他才將手套和護目鏡摘了下來。

一旁，趙光貴快速的將分子動力學模擬計算數據遞了過來，同時簡單的開口道。

“從分子動力學模擬的結果來看，瑤池晶中的碳納米管是在超過至少三百度以上的高溫、無氧、高壓的環境中形成的。”

“而在形成過程中，瑤池晶中的另一種材料，即材料內部的硫化合物可能起到了催化的作用。”

“硫化物？”

聞言，徐川的臉上閃過了一絲驚訝，他推測過多種可能，也推測過瑤池晶中具有起到催化作用的關鍵材料，但還真沒往硫化物上面去想。

因為在材料學中，硫化物和碳在一定的條件下是比較容易發生反應的。

尤其是在高溫條件下，碳和硫反應會直接生成二硫化碳，這不僅會破壞原有碳納米管材料的純凈度，還會造成嚴重的干擾，因為二硫化碳是液體，在高溫下具備較強的流動性。

趙光貴點了點頭，道：“嗯，超算那邊通過對瑤池晶進行分子動力學模擬計算逆推，發現瑤池晶有可能在月球的火山噴發下，原有初始形態可能是是液態的。”

“在經過流動的時候，二硫化碳和內部的某種硫化物共同引導下，在無氧且高壓的環境中，碳納米管可能會被引導排序，繼而在AbAn長石族礦物襯底上沉積，繼而構造出整齊排序的碳納米管陣列.”

一邊聽著趙光貴的匯報，徐川一邊翻閱著手中的模擬計算數據。

從利用超算中心化學材料計算模型對瑤池晶進行的分子動力學模擬計算逆推數據來看，硫化物還真的極有可能是促進碳納米管穩定有序，整齊排列在AbAn長石族礦物襯底上的關鍵催化劑。

只不過這一催化劑，有些反科研直覺了。

蹙著眉頭，徐川緊盯著分子動力學模擬計算的逆向推測，眼神中帶著思索。

這份材料計算數據的確是他從未想過的方向。

如果它才是正確的，就意味著這幾天他在實驗室中進行的各種復刻實驗從最基礎就錯了。

當然，徐川并不怕自己犯錯，只要能找到原因糾正過來就行。

翻閱中手中的數據，他的目光落到了一張瑤池晶的模擬‘材料物相表征圖’上面，盯著這種曲線有些熟悉的數據，他總感覺有些莫名的熟悉。

“這種圖，有些熟悉的感覺”

一旁，趙光貴湊了過來，看了一眼徐川翻閱的位置，隨即在自己手上的模擬計算數據文件上找到了對應的圖片。

“這是通過活性評價和密度泛函理論計算模擬推算出來的吧？”看著眼前的圖表，趙光貴皺著眉頭開口道。

徐川點了點頭：“嗯，模擬圖應該沒什么問題，只不過我對這幅圖像有些莫名的熟悉感，像是在哪里見過一樣。”

盯著這張‘材料物相表征圖’，他在腦海中努力的搜索著。

“硫碳納米管”

瞳孔帶著些許的擴散，和硫與碳相關的實驗與研究如同電影院中的放映片一樣，一副副的畫面在腦海中閃過。

但可能是做過的研究和實驗，看過的各種數據圖表太多了，一時半會的，他也沒能回憶起這份熟悉感到底是在哪里見過。

搖了搖頭，收回了思緒，徐川長舒了口氣，道：“如果是硫化物和二硫化碳在整個過程中起到了關鍵的催化和引導作用的話，那我們之前的研究方向可能都錯了。”

趙光貴皺著眉頭，道：“碳和硫在化學性質上具備較高的相似性，再加上兩者在高溫下的不可逆反應，我們的確在之前沒怎么考慮過這方面的東西。”

一般來說，催化劑是通過降低反應的活化能來加速化學反應的速率，同時保持反應的平衡狀態不變來引導化學反應的。

其質量和化學性質在反應前后保持不變，這是催化劑的一個關鍵特性。

比如乙醇的催化氧化。

一般會使用銅絲作為催化劑，乙醇與氧氣反應生成乙醛和水。

在這個過程中，銅絲首先與氧氣反應生成氧化銅，然后再與乙醇反應生成乙醛和銅，從而實現了乙醇的催化氧化。

在整個過程中，雖然銅絲參與了反應，但最終的質量和本身并沒有改變。

而瑤池晶中的硫化物不同。

在高溫高壓的環境下，硫和碳會生成比較穩定的二硫化碳，且二硫化碳的物理化學性質都比較穩定。

盡管它易揮發，但不易在常規條件下分解。

也就是說，在瑤池晶中，這種反應會被認為是不可逆的。

因為無論是徐川也好，還是他也好，基本在思考形成過程的時候，第一直覺就會將硫化物排除在催化劑當中。

但結合了化學材料計算模型的超算中心卻給出了不同的答案，反直覺的給出了硫化物和二硫化碳可能是引導碳納米管整齊有序排列的催化原因。

這的確讓人感覺到相當的不可思議。

“會不會是過飽和效應？”

盯著手中的模擬數據報告，趙光貴思索了一會后開口提出了一種可能性。

“嗯？”

徐川看了過去，頓時反應了過來：“你是說過飽和催化？”

過飽和催化可能指的是在過飽和溶液中，通過加入催化劑來促進或加速過飽和析晶反應的過程。

這種反應發生在含有過量溶質的溶液中，當溶質濃度超過其在該溫度下的飽和濃度時，就會發生過飽和現象。

在日常生活中最簡單最能理解的，其實就是高中時期會做的一個化學實驗，過飽和氯化鈉溶液的制。

當然，過飽和催化和這個概念區別還是挺大的。

趙光貴點了點頭，道：“嗯，如果說硫化物、二硫化碳以及碳納米管在催化過程中出現過飽和情況的話，穩定的引導多余的碳納米管進行氣相沉積也并不是不可能的事情。”

“而且過飽和催化在材料學中雖然較少，但并不罕見，比如過飽和FeN5多功能催化位點用于耐用型鋰硫電池。”

徐川沒在意趙光貴后面說的東西，這些概念他自然很清楚，這會兒他腦海中閃過的東西只有一個。

鋰硫電池！

他總算是想起來，自己在那里看到過那張‘材料物相表征圖’有熟悉感的圖片了！

沒錯，就是在鋰硫電池的研發過程中，針對硫一多壁碳納米管復合材料的制備和電化學性能研究時的發現！

或許，他知道該怎么通過過飽和多硫化物及二硫化碳作為催化劑與引導材料來大規模的制備碳納米管集成晶體管了。

只不過在正式開始之前，他還需要打個電話給月球那邊，讓那邊的科研人員先幫他去要瑤池環形山中確定一個情況！

大國院士 第八百八十章意想不到的碳納米管高效集成方法