史大張首晟物理新理論 獲2007重大科學發現(圖)

權威雜誌"科學"(Sci-ence)選出2007年重大科學突破發現(Breakthrough of the Year)，第一名為"人類基因多樣性"(Human Genetic Variation)。由史丹福大學物理系教授張首晟(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，則與其他九項科學發現並列第二。此亦為唯一華裔領導的研究計畫項目。

業界普遍認為，摩爾定律(Moore's Law)將於2015年時，因為電腦晶片過熱問題而失效，學術界一直進行研究，是否有其他創新方法或概念改變而持續定律。張首晟領導的史大物理系研究團隊提出"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，如何能改善晶片設計過程。學術界有急迫使命感如何用其他技術或概念取代CMOS，"量子自旋霍爾效應獲選為2007年全球重大科學發現之一，是項榮譽，研究團隊受到鼓舞"。

張首晟今年曾在紐約舉行"半導體產業協會"(Semiconductor Industry Association) 主辦之"半導體產業的未來"論壇中提出，獲得IBM、英特爾等大廠支持，認為此理論可持續摩爾定律，讓晶片裝置運作更快、更便宜。12月中旬，受邀在香港中文大學舉辦之"國際物理論壇"中發表此研究論文，並獲得來自全球物理學專業人士肯定。

量子自旋霍爾效應由史大物理系團隊提出預估理論，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，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晶片製造過程。

這項研究計畫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繫。他透露，量子自旋霍爾效應是新科技研究發向，未來將有機會與其它國家的學術機構合作發展。