分子计算机：曙光初现

2003-03-26　来源：中华读书报　叶子 我有话说

我们都知道，当今计算机的核心部件是由硅材料制成的，因此世界计算机工业的中心有“硅谷”之称。不过，未来的计算机可能与现在的完全不同。尽管目前硅芯片计算机的性能仍然在“摩尔定律”的轨道上飞速发展，但科学家已尝试着研制性能更好的新一代计算机，其中包括光子计算机、量子计算机、DNA计算机和分子计算机等，或许若干年后它们将取代传统的计算机。

2002年12月，美国《科学》杂志公布了其评选的2001年度全球科学十大进展。其中荣登榜首的是“Molecules get wired”，按字面直译是“使分子连接成线”。这标志着分子电子学研究进入了分子电路的新阶段，也预示着分子计算机的研究曙光初现。

所谓分子电子学，是指用单分子制作信息处理器件，阐明分子器件运行机理的学科。它包括分子材料、分子器件、分子电路、分子计算机四个研究层次。分子材料是指用于制作新型信息和微电子元件的有机或生物材料。分子器件是将分子材料组装排列成有序的结构，具有信息处理能力，目前，科学家已研制成功分子晶体管、分子传感器和分子存储器。分子电路是将单个的分子器件连接起来，实现逻辑运算功能。分子电路使用的材料是碳纳米管、无机半导体纳米线，其尺寸比现有计算机芯片中的电路小数千倍，较之现今的硅基集成电路具有极大的优越性。

随着这一系列进展，分子计算机的雏形已依稀可见：其尺寸非常小，运行所需的电力将大大减少，能耗低，存储量则大大增加。总而言之，从传统计算机到分子计算机将是一次质的飞跃，而不仅仅是“摩尔定律”下有限的推进。

书情链接：有关内容可参见《2003科学发展报告》（科学出版社2003年2月第1版）《分子电子学》一文。