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張守晟的理論簡介

華裔教授張首晟領導團隊提出“量子自旋霍爾效應”新理論研究,被納入《科學》雜誌2007重大科學發現之壹。(美國《世界日報》)

據美國《世界日報》報道,權威雜誌《科學》選出2007年重大科學突破發現(Breakthrough of the Year),第壹名為“人類基因多樣性”(Human Genetic Variation)。由斯坦福大學物理系華裔教授張首晟(Shoucheng Zhang)領導團隊提出“量子自旋霍爾效應”(Quantum Spin Hall Effect)新概念發現,則與其它九項科學發現並列第二。此亦為唯壹華裔領導的研究計劃項目。

業界普遍認為,摩爾定律(Moore's Law)將於2015年時,因為計算機芯片過熱問題而失效,學術界壹直進行研究,是否有其它創新方法或概念改變而持續定律。張首晟領導的研究團隊提出“量子自旋霍爾效應”,由合作夥伴、德國Wurzburg大學實驗室小組進行實驗,確認量子自旋霍爾效應利用電子的自旋性質、電流在邊緣流,創造新電路而不會產生太多熱能。

幾年前開始,張首晟便與團隊自系統出發,在半導體系統材料不變,而改變原理情況下,可留下過去20幾年的半導體產業投資,僅在更換不同材料下重新開始投資,在半導體系統找到新的工作原理。

他指出,除了業界,學術界也不斷思考,特別是從物理學來說,如何能改善芯片設計過程。學術界有急迫使命感如何用其它技術或概念取代CMOS,“量子自旋霍爾效應獲選為2007年全球重大科學發現之壹,是項榮譽,研究團隊受到鼓舞”。

量子自旋霍爾效應由張首晟領導的研究團隊提出預估理論,再由德國Wurzburg大學實驗室小組進行實驗。擁有紐約州立大學石溪分校博士、為諾貝爾獎得主楊振寧的得意門生的張首晟說,目前新理論應用正值第二步的實驗室,也是重要階段,未來可能直接應用在工業界芯片制造過程。

這項研究計劃獲得美國能源部與國家科學基金會基金支持,因為是華人,張首晟也多了與亞洲的聯系。他透露,量子自旋霍爾效應是新科技研究發向,未來將有機會與中國大陸、臺灣與香港地區的學術機構合作發展。