去年全球日消费近9700万桶石油。然相当部分储量仍锁定在同一井中——高达60%的储层石油困于仅几十至几百纳米宽的毛细管中（参考：DNA宽2.5nm）。砂岩与页岩多孔特性让石油渗入微纳孔隙，但开采长期是技术难题——直到现在。 我司里约热内卢工业技术与科学团队在Scientific Reports发表关键研究“纳米尺度润湿性的吸附能量度量”。研究证实油分子在纳米尺度固体表面限域下行为反直觉，根本改变驱动采油的能量计算。 模拟与测量润湿异常 阿托升量级（10-18L），液滴不再呈球形或泪滴状。实验揭示：油滴在固体表面铺平，形成远超以往假设的接触面积。这种增大润湿表面需更高开采能量——宏观模型忽略的因

碳纳米管（CNTs）以仅1nm厚度实现卓越导电性——远薄于硅——备受半导体界青睐。然CNT基芯片仍缺席主流器件。障碍在于大规模集成与晶体管缩放。我们合著的Science与Nature Nanotechnology近期论文为两大挑战提供极具前景的解决方案。 占地面积成就纳米尺度突破 缩放是首道关卡。三维FinFET硅器件在7nm栅长逼近功耗性能天花板。最新5nm硅纳米片晶体管虽提升密度速度，终将触及自身极限。 晶体管不止栅极。源极、漏极、间隔层叠加总占地。图示：40nm占地CNT晶体管。（“缩放至40纳米占地的碳纳米管晶体管”，发表于Science，图1B） 我方Science论文“缩放至4

纳米技术指数纳米（nm）尺度物质操控。参考：一张纸约100,000nm厚。掌握此尺度涌现的独特现象，科学家可开发更小、更快、更节能器件。 IBM Research在政府伙伴支持下，探索纳米尺度以提升全电子谱系功率密度与能效——从智能手机、IoT传感器至支撑互联网的海量云数据中心。 图1：可0°-360°旋转的纳米级钥匙状器件，作为隧穿场效应晶体管（TFET）电流控制开关。 先锋项目由IBM苏黎世实验室Elad Koren博士领衔。获瑞士国家科学基金会Ambizione计划资助，团队探究二维（2D）材料堆叠基础物理，聚焦石墨烯。 石墨烯卓越电子性质使其成为未来半导体与量子器件领跑者。两层相同

Gerber与Binnig回顾AFM发明历程。 上周，IBM苏黎世研究实验室迎来两大重量级认可，彰显其推动纳米科学关键角色。 首个荣誉来自Kavli基金会与挪威科学文学院，主办2016纳诺科学Kavli奖得主Gerd Binnig与Christoph Gerber公开研讨会。活动在瑞士Rueschlikon SwissRe全球对话中心举行，近200嘉宾出席，含外交官、国务秘书、诺贝尔得主K. Alex Müller、约50名挪威与瑞士大学生。 研讨会上，得主分享开创性工作——Binnig与Gerber因“发明并实现原子力显微镜（AFM），测量技术与纳米雕刻突破，持续变革纳米科学技术”获Kav

全国发明家日致敬全球发明家才华。IBM Research Zurich访谈首席发明家Lukas Czornomaz，探讨其职业生涯与定义影响力的专利。 Lukas Czornomaz与Veeresh Deshpande荣获IEEE 2016 VLSI技术研讨会最佳学生论文奖 Lukas Czornomaz专精半导体技术，主导先进CMOS、光子学、射频/毫米波物联网研究项目。近期获IEEE 2016 VLSI技术研讨会最佳学生论文奖、2017年化合物半导体行业创新奖——首个基于300mm晶圆工艺、兼容大规模制造的InGaAs/SiGe CMOS电路。专利组合涵盖CMOS、光子学、非易失性存储

过去几十年，刚性硅晶圆上晶体管不懈缩放驱动个人设备与高端计算性能前所未有的增益。然而实时边缘分析、物联网等新兴领域需高性能逻辑与传感器适应曲面、卷对卷制造、低功耗运行。柔性纳米材料——特别是碳纳米管（CNTs）——提供高载流子迁移率、低成本、可扩展性的诱人组合，有望在上述领域超越传统硅。然而直到最近，柔性衬底上CNT薄膜晶体管（TFTs）仍落后于刚性对应物，逻辑门延迟超1微秒。得益于IBM Research突破，这一鸿沟正在缩小。 柔性CNT CMOS集成电路亚10ns级延迟。图为聚酰亚胺衬底制备的柔性5级CMOS环振荡器。（“基于碳纳米管的亚10ns级延迟柔性CMOS集成电路”，发表于Na

历经30年、9000+引用，原子力显微镜（AFM）发明者荣获纳诺科学Kavli奖。 1990年代的Gerd Binnig与Christoph Gerber。 Kavli奖由Gerd Binnig、Christoph Gerber、Calvin Quate共享。Binnig与Gerber先后任职IBM Research–Zurich，Quate任职斯坦福大学。休假期间Binnig在斯坦福、Gerber在IBM圣何塞（现Almaden）密切协作。 三位科学家因“发明并实现原子力显微镜，测量技术与纳米雕刻的突破，持续对纳米科学技术产生变革性影响”获奖。 AFM首见于1986年3月3日《Physi

今日，世界经济论坛新兴技术元委员会发布2016十大新兴技术榜单，聚焦有望改善生活、变革产业、守护地球的创新。 “新兴技术前瞻扫描对掌握可根本变革世界的发展至关重要，支持及时专家分析以备应对颠覆者。全球社区需携手商定共同原则，以便社会收获红利、对冲风险。” —— IBM首席创新官Bernard Meyerson博士任元委员会主席。 委员会成员权衡2016年是否为各技术部署临界点。因此榜单包含现已准备交付切实影响的成熟突破。 世界经济论坛十大新兴技术¹ 纳米传感器与纳米物联网 —— 物联网预计2020年连接300亿设备，研究现转向可在人体内循环或嵌入建材的纳米传感器。网络化后，纳米物联网将在医

IBM研究院阿尔巴尼团队正推动CMOS技术向10nm、7nm及未来节点演进。随器件尺寸缩放，晶体管通道电阻成为芯片性能决定性因子。创新通道材料降低该电阻，是保持7nm及以下竞争力的关键。我们聚焦硅锗（SiGe），去年7nm发布中实现功耗性能增益的关键材料。 SUNY理工纳米技术中心制造的10nm对称Si FinFET (a) 与SiGe FinFET (b) 截面。SiGe FinFET展现优越电学性能。 当前14nm FinFET芯片采用纯硅通道——硅稳定性限制其超越此尺度。对比下，SiGe基FinFET在工业10nm标准下交付验证性能增益，提供通往可扩展CMOS技术的实用路径。一大优势

藏身于纽约州韦斯特切斯特县IBM Thomas J. Watson研究中心底楼实验室的超高真空电子显微镜，是洞察纳米尺度材料物理的强力工具。通过可视化极端条件下结构行为，研究者可设计下一代电子器件。 实验室中，科学家采用气-液-固法生长纳米线——由半导体材料构成的微米宽晶体。微小催化金属液滴作为“种子”沉积于平坦硅衬底。加热并通入精选气体混合物时，每个种子核生长一根从液滴尖端垂直向上延伸的纳米线。 在一项突破性研究中，IBM研究员Frances Ross博士领衔，联合剑桥大学、宾夕法尼亚大学、丹麦技术大学，证实生长期间施加电场可变形催化剂液滴。这种变形引导纳米线随场弯曲或拉伸。发现发表于Nat

设想未来：常规体检辅以高性价比家用诊断芯片。单次尿液样本即可持续监测基线健康，任何微妙生物标志物漂移——潜在早期癌症信号或病毒感染——即刻被捕获。 即时检测（POC）如1970年代问世的家用验孕棒，已变革个人健康监测。此类检测通过试纸条检尿液人绒毛膜促性腺激素，无需就医即得即时结果。同一原理若能分离体液中相关纳米颗粒，可延展至更复杂疾病检测。 IBM Research 2cm×2cm nanoDLD芯片安装于微流控夹具中 重塑即时检测诊断 IBM Research跨学科团队由首席发明家兼研究科学家Joshua Smith博士、IBM转化系统生物学与纳米生物技术项目总监Gustavo Sto

Manuel Le Gallo研究将启发新一代超高密度神经形态计算系统。（来源：IBM Research – Zurich） 受人脑脉冲通信启发，IBM苏黎世研究院打造人工神经元，模拟触摸热板时的“积分-发放”行为。这些器件能在功耗与占地面积媲美生物组织的前提下，检测模式、挖掘大数据相关性——这是科学家数十年追求的目标。 突破详发表于今日登上Nature Nanotechnology封面的论文“随机相变神经元”。研究展示相变存储器元件如何构型为超高密度、低能耗神经元，实现高速无监督学习。 我与共同作者、IBM Research–Zurich科学家Manuel Le Gallo对话，他正在E

60 Peter Nirmalraj利用C60官能化金属STM探针在Binnig和Rohrer纳米技术中心零噪声实验室中探究二维层状材料性质。（来源：Marcel Begert, IBM Research–Zurich） 诺贝尔得主Gerd Binnig与Heinrich Rohrer发明扫描隧道显微镜35年后，IBM苏黎世科学家在原子级成像再创里程碑——首次在液相环境下实现。 联合利物浦大学、洛桑联邦理工学院、马萨诸塞大学阿默斯特分校研究者，IBM团队成员Peter Nirmalraj、Bernd Gotsmann、Heike Riel设计并演示了在室温液相下工作、具备埃级分辨率的稳健分子

今年早些时候，苏黎世联邦理工学院与IBM研究院苏黎世实验室研究者在《Science Advances》发表开创性技术：利用1微米微球构建人工分子。这些细菌大小微粒，为未来微机器人、光子学、基础生化研究带来希望。 IBM苏黎世实验室博士前研究员、ETH学生Songbo Ni凭“胶体分子可编程组装”荣获英国皇家化学会法拉第讨论会最佳海报奖。 以下为Ni博士访谈，阐述其工作科学内核与未来意涵。 Songbo Ni, IBM Research–Zurich 研究内容与意义？ Songbo Ni： 我们开发制备混合胶体对象的方法，超越物理气相沉积或种子聚合等传统路径——后者常受限于成分与几何。通过精准

IBM研究科学家Qing Cao揭示碳纳米管互连突破性方法。 硅基芯片即将放缓长期驱动研究者寻找替代方案。IBM的Qing Cao主张碳纳米管（CNTs）——仅几原子宽的碳圆柱薄片——提供路径，实现更小、更快、更节能晶体管，延续摩尔定律数十年。 今年获MIT Technology Review“35岁以下先锋”认可，Cao在TRs EmTech剑桥会议展示如何将CNTs精准排列为密集阵列并键合至微型金属连接器。此技术铺平CNTs缩放至匹配当今硅芯片尺寸之路。 硅的极限何在？CNTs如何超越？ Qing Cao： 当前硅芯片在22nm集成数十亿晶体管，7nm节点已制造。但硅在5-6nm因量子隧

本四部曲系列第三篇，聚焦IBM在IEDM 2016的前沿论文。 国际电子器件会议（IEDM）公认半导体与电子器件技术、设计、制造、物理、建模突破性研究的首要论坛。今年旧金山会议上，IBM展示扫描探针温度计、10nm芯片气隙间隔技术、7nm器件、碳纳米管创新——均旨在延展摩尔定律、探索新架构。 四大亮点论文中，第三篇聚焦“面向10nm FinFET CMOS及更远的气隙间隔”。IBM研究院阿尔巴尼纳米技术中心资深技术员兼首席发明家Kangguo Cheng博士领衔团队，演示简单气隙如何大幅降低次世代晶体管寄生电容。 14nm节点已可量产，向10nm过渡面临关键阻碍：寄生电容。晶体管缩小时，接触间

本四部曲系列第四篇，探讨IBM在IEDM 2016的突破性论文。 IEDM作为半导体与电子器件创新全球首屈一指论坛，展示IBM最新突破：扫描探针温度计、10nm芯片气隙间隔、7nm FinFET原型、开创性碳纳米管工作。论文与报告由IBM研究员及合作伙伴呈现，于今年旧金山会议高光亮相。 会展四篇IBM论文，诠释下一代计算——推演摩尔定律、创新架构、利用新材料。本文聚焦7nm FinFET论文“采用EUV图案化与双应变高迁移率通道的7nm FinFET技术”，作者为GlobalFoundries资深技术员Ruilong Xie及IBM阿尔巴尼纳米技术中心合作者。 7月，IBM与联盟伙伴发布全球

早期检测显著改善预后。例如I期乳腺癌与前列腺癌五年生存率近100%，IV期分别跌至26%与28%。 然而许多患者仅在症状出现后就医，疾病已进展。现有筛查如乳腺X线摄影常不适、不便、准确性有限。 设计用于从体液分选颗粒以实现早期疾病检测的硅晶圆。 IBM纳米生物技术组开创新型诊断工具：微纳技术芯片实验室，化身“健康侦探”，在症状出现前从体液探测纳米级生物标志物。未来五年，我们预期这些AI赋能设备将实现癌症、传染病、神经退行性疾病的常规居家筛查。 为何这至关重要 晚期癌症治疗月均花费$10,000-30,000。早期检测不只挽救生命，更降低财务风险，单患者潜在节省数千美元。让早筛像验孕棒般简便，可

开创扫描隧道显微镜（STM）与原子力显微镜（AFM）的IBM实验室，推出纳米级研究不可或缺的新工具：毫开尔文精度的扫描探针温度计。 精准测量纳米尺度物体温度长期是挑战。现有方法要么不准，要么引入测量伪影损害可靠性。 受认知计算下一代晶体管表征需求驱动，IBM瑞士科学家与苏黎世联邦理工学院合作，揭示突破性技术。这项专利待批发明发表于同行评审期刊Nature Communications，题为“扫描探针热测微法下工作态纳米器件的温度成像”。 创新历程 1980年代，IBM研究员Gerd Binnig与已故Heinrich Rohrer意识到现有仪器无法直接探测表面电子结构。他们发明STM，凭此获1

Griselda Bonilla博士担任IBM研究院高级BEOL互连技术团队高级经理，引领提升公司行业领先的片上互连（BEOL）解决方案的突破性进展。我们在她团队于加州圣何塞IITC/AMC会议发言之前进行了专访。 为何7nm技术举足轻重？ Griselda Bonilla： 7nm节点是下一代系统——云计算、大数据、认知计算、移动终端——的关键支点。继2014年30亿美元投资及与纽约州、GLOBALFOUNDRIES、三星合作，我们在材料、工具、工艺上的创新可为这些平台带来高达50%的能效性能提升。通过新材料与EUV光刻实现7nm里程碑，有力印证了这一潜力。 您在去年7nm测试芯片突破中扮演