針對將碳原子連成筒狀的「碳奈米管」，將之作為電子領域元件加以應用的研究的關注再次提高。一直通過微細化來提高性能的矽製半導體開始面臨極限，碳奈米管研究意在代替矽製半導體。該領域主要由中美的大學和新創企業拉動研究，碳奈米管的發現國日本的存在感正在下降。

 

       直徑為1奈米左右的碳奈米管由日本名城大學終身教授飯島澄男在1991年任職於NEC時發現。碳奈米管被發現具備重量輕且強韌的特色，在導電性等方面的也具備有趣的性能，與呈球狀的「富勒烯」和呈片狀的「石墨烯」一起，成為2000年前後在世界範圍內熱門的奈米技術領域的代表性材料。

 

 

       根據碳原子連接方式的不同，碳奈米管分為容易導電的金屬型以及與矽具有相同性質的半導體型兩種。力爭將其用作電子元件的研究一度較為活躍，但未能解決無法順利分離金屬型和半導體型的課題，持續處於看不到明顯進展的階段。

 

       近來，順利地僅使用半導體型的方法問世，出現了打開局面的趨勢。2016年與富士通的半導體子公司「富士通半導體」就共同研究達成協定的美國新創企業Nantero就是例子之一。

 

       Nantero擁有精密製造碳奈米管的自主技術，應用於廣泛使用半導體型的DRAM和關閉電源後仍能保留資訊的「非易失性」等存儲元件的技術已有眉目。

 

       在非易失性記憶體方面，該公司計劃在2020年之前造出容量為2MB~16MB級別的試製品。這種産品與目前主流的記憶卡形成競爭，但據悉發揮耗電量不到四分之一的優點，能用於各種資訊終端設備。

 

       富士通半導體的統括部長代理齋藤仁期待稱，「將成為符合所有産品都接入網際網路的物聯網（IoT）時代的存儲元件」。

 

 

       美國麻省理工學院（MIT）8月整合約1.4萬個以上的碳奈米管，開發出了成為CPU（中央處理器）核心部分的電路。還驅動了簡單的程式。該電路採用了即使混入屬於雜質的金屬型、也能檢測工作時的異常信號、避免使用相應部分的手法，下了很大功夫。

 

採用碳奈米管的運算元件（圖片由麻省理工學院提供）

 

       熟悉碳材料的名古屋大學教授伊丹健一郎評價稱，「這是劃時代的成果，顯示出能實現理論上可行的創意」。其還補充説，未來如果能如願合成目標的碳奈米管，「有望實現進一步發展」。

 

       在中國，北京大學和清華大學等也在開發採用碳奈米管的運算元件。受到與美國的貿易摩擦影響，中國需要掌握國産技術，這對研究構成利多。

 

       日本的碳奈米管的應用預計在鋰離子電池電極材料等方面具有潛力，在材料領域較為活躍。電子領域的應用研究隨著日本國內半導體廠商的衰落而低迷。日本産業技術綜合研究所的名譽研究員湯村守雄表示，「就算在大學有出色的研究，也沒有企業來加以實用化，而且國家的支援也不夠。必須磨練強有力的技術，避免敗給海外企業」。

 

       日本經濟新聞（中文版：日經中文網） 福井健人

 

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