史大张首晟物理新理论 获2007重大科学发现(图)

2007-12-29 18:42 作者:吴日君

权威杂志"科学"(Sci-ence)选出2007年重大科学突破发现(Breakthrough of the Year)，第一名为"人类基因多样性"(Human Genetic Variation)。由史丹福大学物理系教授张首晟(Shoucheng Zhang)领导团队提出"量子自旋霍尔效应"(Quantum Spin Hall Effect)新概念发现，则与其他九项科学发现并列第二。此亦为唯一华裔领导的研究计画项目。

业界普遍认为，摩尔定律(Moore's Law)将于2015年时，因为电脑晶片过热问题而失效，学术界一直进行研究，是否有其他创新方法或概念改变而持续定律。张首晟领导的史大物理系研究团队提出"量子自旋霍尔效应"，由合作伙伴、德国Wurzburg大学实验室小组进行实验，确认量子自旋霍尔效应利用电子的自旋性质、电流在边缘流，创造新电路而不会产生太多热能。

几年前开始，张首晟便与团队自系统出发，在半导体系统材料不变，而改变原理情况下，可留下过去20几年的半导体产业投资，仅在更换不同材料下重新开始投资，在半导体系统找到新的工作原理。

他指出，除了业界，学术界也不断思考，特别是从物理学来说，如何能改善晶片设计过程。学术界有急迫使命感如何用其他技术或概念取代CMOS，"量子自旋霍尔效应获选为2007年全球重大科学发现之一，是项荣誉，研究团队受到鼓舞"。

张首晟今年曾在纽约举行"半导体产业协会"(Semiconductor Industry Association) 主办之"半导体产业的未来"论坛中提出，获得IBM、英特尔等大厂支持，认为此理论可持续摩尔定律，让晶片装置运作更快、更便宜。12月中旬，受邀在香港中文大学举办之"国际物理论坛"中发表此研究论文，并获得来自全球物理学专业人士肯定。

量子自旋霍尔效应由史大物理系团队提出预估理论，再由德国Wurzburg大学实验室小组进行实验。拥有纽约州立大学石溪分校博士、为诺贝尔奖得主杨振宁的得意门生，张首晟说，目前新理论应用正值第二步的实验室，也是重要阶段，未来可能直接应用在工业界晶片制造过程。

这项研究计画获得美国能源部与国家科学基金会基金支持，因为是华人，张首晟也多了与亚洲的联系。他透露，量子自旋霍尔效应是新科技研究发向，未来将有机会与其它国家的学术机构合作发展。