8 月 15 日，《自然》（Nature）雜質今天刊登了一項重大科學突破：牛津大學的化學家和 IBM 的團隊一起，首次製造出了由 18 個碳原子組成的環形純碳分子，而這在過去「幾乎難以成功」，曾有無數團隊嘗試後放棄了。
▲用原子力顯微鏡製作的 碳-18 分子的 3D 圖像. 圖片來自：IBM
一開始，科學家先合成了由碳原子和氧原子組成的三角形分子，然後經電流作用產生碳 18 分子。這種分子被稱為「環碳」（cyclocarbon），初步研究發現它表現為半導體，這可能對製造分子級的電晶體有很大幫助。
很多科學家表示，這絕對是「令人震驚的突破」。
碳是一種常見的非金屬元素，由純碳組成的碳單質可能外在表現截然不同，如堅硬透明的鑽石和黑色、柔軟的石墨，它們被稱為「同素異形體」。據科普中國介紹，它們不同只要取決於其分子結構，金剛石中，每個碳原子都與周圍的 4 個碳原子通過強烈的相互作用緊密結合，這樣形成的三維結構非常穩定。
▲ 圖片來自：科普中國
石墨則是層狀結構，就一個片層而言，每 1 個碳原子會與其周圍的 3 個碳原子通過強烈的相互作用緊密結合。因為層之間的距離較大，碳原子的相互作用較弱，因此石墨很軟、有滑膩感。
理論上，碳分子也可以由相鄰的兩個原子組成，這樣就形成一個環裝結構。過去已有類似的研究，但是這樣的結構相比金剛石和石墨都非常不穩定，很難有真實應用。此次的科學家團隊則提出了一種新的方法，目前，在一定的前提條件下（基材表面保持冷卻，大約零下 450 華氏度），新的碳分子可以保持穩定。
這可能對晶片行業有重大影響。例如目前主流的手機處理器是 10 納米和 7 納米製程，晶片廠商也在研究 5 納米甚至 2 納米製程的新產品，廠商在嘗試將電晶體的尺寸越做越小，因為這樣晶片就可以在同樣尺寸下容納更多電晶體，以獲得更強的性能。
現在，比拇指還小的晶片上能容納上億個電晶體，你的手機比當年登月工程使用的計算機有更強的性能。
驅動科技行業快速發展的摩爾定律就是對這種趨勢的總結，「集成電路上可容納的電晶體數目，約每隔兩年便會增加一倍。」
但是，當電晶體越做越小的同時，摩爾定律也開始受到挑戰，這主要是因為受物理特性的影響，當晶片採用越來越小的製程時，會遇到各種各樣的，如製造工藝、功耗，甚至包含漏電。
摩爾本人也曾預測過摩爾定律將在 2020 年失效，不過，他當時提出的幾個問題都已經得到了解決。晶片行業目前遇到的瓶頸，已經觸及材料的物理極限，要突破瓶頸很可能需要藉助新材料的發展。如果能製造出分子級的電晶體，電子行業進入分子電子學時代，摩爾定律將再次顯現威力。