互聯網傳送速度可快一萬倍？ - 李志榮

2011年5月26日 - 信報

「石墨烯」（graphene），同文Nick Lee稱之為「膠紙＋鉛筆便可製成諾貝爾獎級數的物料」（見《信報》〈膠紙＋鉛筆＝諾貝爾獎〉，Nick Lee，2010年10月12日），自去年成為諾貝爾獎化學獎的主角之後，不出一年，社會將看見這技術帶來的好處。6月2日的《自然》雜誌將刊登一篇論文，介紹由石墨烯技術製造出的「調製器」（Modulator），這個調製器將會令互聯網傳送速度比現在快一萬倍。

一萬倍代表什麼？以後你下載一部高清電影，只需要一秒鐘時間（當然，若你的硬碟寫入速度依舊，高清電影依然要在硬碟外用上一個多小時排隊）。用上內地語調，石墨烯調製器出現後，所有人都會生活在「一秒生活圈」之內。

要說這個科技成果，先由光纖技術說起。我們皆知道，當數碼資源還原基本步，其實是二進制數字「101010……」。所以，當我們透過互聯網傳送資料，就是傳送「1010……」的訊號。而「1010……」這個二元分類，我們可用「開、關」、「光、暗」等對比代表。在光纖世界裏，「1」便代表有光脈衝，「０」代表沒有光脈衝，透過光源的開關，光束像閃爍的星光一樣，傳到接收器。這樣，接收器便會透過光束閃爍的次序紋路，分析所傳送的資料。

價錢便宜一千倍

所以，在光束傳輸的過程裏，其中一個重要的步驟便是將訊號化為光源，並做出適當的「開關」，將無意義的光化為有意思的訊號，這便是所謂調製器的工作。原本的光學調節器體積太大、成本太高，對溫度亦過於敏感。但石墨烯既纖薄又堅固，而且石墨烯的成分來自石墨。

石墨每天都在看官的寫字枱出現，鉛筆的筆芯就是石墨，所以石墨烯的材料非常便宜。另一邊廂，原本的光束傳輸器則要用上三至五種原材料，價錢比石墨烯所製造的調製器高一千倍。

為什麼石墨烯可用作取代光學調節器？原來石墨烯有一種與別不同的特性，我們可以利用電壓來控制穿過石墨烯的光線數量。因為當我們施加不同電壓，石墨烯中電子的能量因而改變，從而改變石墨烯吸收光線的份量。換言之，透過電力幫助，我們可以打開或關閉石墨烯的「光線之門」。

更重要的是，發現這個奧秘的科學家是美籍華人，他們是UC Berkeley的張翔教授、王楓助理教授以及劉明等組成的研究團隊。如果這個石墨烯調製器在市場上供應，那麼將會是繼高錕發明光纖以後互聯網歷史上的第二個里程碑。

鉛筆傳電比電線快？

我們說了這麼久石墨烯，究竟此為何物？我們使用的鉛筆，當中的所謂「鉛」，其實是石墨。當我們將石墨「壓扁」至薄如輕紗的程度，便形成「石墨烯」。石墨烯的厚度大概是一粒原子（atom）左右。但它的堅韌程度可比鑽石，而且傳送電流速度比一般的電腦晶片快十倍以上（對！你手上的鉛筆根本可以傳電，而且傳送速度比電線還要快）。根姆（Andre Geim）和諾禾斯諾夫（Konstantin Novoselov）從根本性研究石墨烯，並因其研究結果而獲得2010年諾貝爾化學獎。不消一年，我們終於掌握這種在我們身邊存在已久、好用卻被忽略的神奇物質，創造電腦新世代。