臺灣電晶體奈米科學研究獲得重大突破！由中央大學電機系郭明庭教授與中研院特聘研究員張亞中教授共同發表的奈米元件模型理論，將非常複雜的奈米元件設計過程，推演出一套簡單的數學運算法，可大幅降低奈米元件設計過程的困難，提昇其精準度和可靠性。由於原創性高，登上最新一期國際頂尖期刊《物理評論快報》(Physical Review Letters)。
《物理評論快報》係由美國物理學會(The American Physical Society)出版，為國際物理學最具影響力的學術期刊。該期刊編審嚴謹，只選擇刊登高度原創性的論文，這次兩位教授的模型入選，說明台灣電晶體奈米元件製作的國際成就。
找對問題 成功「化繁為簡」
奈米尺寸(nanometer)非常微小，僅人類頭髮橫切面的10萬分之ㄧ。所有物質轉為奈米時，特性就會改變。例如：當黃金被製成金奈米粒子(nanoparticle)時，顏色就從金黃色轉為紅色。而質地柔軟常用來製成鉛筆蕊心的碳元素，製作成碳奈米管時強度卻超過不鏽鋼又具彈性，成為製作顯微探針的絕佳材料。目前從民生消費性產業到尖端高科技領域都能找到奈米科技的應用。
新一代的電晶體為減低電力消耗，以及提高聚集密度，也不斷往奈米尺寸發展。往往一個小晶片上就包含數幾十萬個奈米元件。不過電晶體奈米元件操作精準度低而且工藝複雜，奈米元件製作仍非常困難特性不易掌握。
當初由張中亞教授先提出「單電子電晶體」模型理論的構想，由於計算的過程非常繁複，一度被認為是不可能的任務，但郭明庭教授憑著量子力學的物理背景，以找出「物理圖像」的方式抽絲剝繭，用五個簡潔數學公式模擬元件 (將近六十頁的推演過程)，將過程「化繁為簡」，因而獲得國際矚目。
理論與實驗吻合 理論模型受矚目
最令人振奮的是，這個理論模型並與法國知名研究機構的實驗結果比對，兩者相吻合，更進一步印驗了這項研究成果！
這篇論文的獨特處在於，以前的理論模擬只適用於簡單的量子點模型。且僅考慮單一能階被一兩個電子佔據的情形，然而真實的奈米元件(包括目前十分的熱門的分子電晶體)，必須要考慮許多能階，且每一能階都可能被零個、一個或兩個電子佔據，其中交互作用的關係非常複雜。因此若無一簡單可靠的理論模型來描述其電流與電壓的關係，要想設計出一實用的奈米元件，十分困難。
兩位教授的論文經由嚴謹的數學歸納法證明—無論真實的奈米元件中有多少能階參與，其電流特性均可藉一套簡單的數學運算法來推測其電流與電壓的關係，而且相鄰的奈米元件之間的交互作用對元件電流的影響，也可由此理論模型來推測。運用此理論可以大幅降低奈米元件設計的困難，提升奈米元件製作的準確性及可行性。
郭明庭教授說，作理論要受青睞並不容易，「只能拼第一，否則就被淘汰」。像是最新一期的Physical Review Letters，固態物理領域獲選的廿多篇文章，全部都是實驗研究成果，只有他們這一篇是講理論的。但有了這個理論模型，等於是幫奈米元件設計者跨越了入門最難的一道鴻溝，對於未來的科技應用，影響將非常深遠。
奈米元件決定未來世界
「奈米元件決定了我們的未來世界。」郭明庭教授表示。例如太空星際旅行，太空船必須透過龐大而快速的計算，才能在飛奔的光速中精準地找出航行路線，防止隕石撞擊；同樣的應用在生命科學更是無遠弗界，由於當前的藥品研發跟不上癌細胞病變的速度，如能將奈米元件應用在醫療感測器上，對醫學發展將是一大突破！
資料來源：秘書室新聞組
《物理評論快報》係由美國物理學會(The American Physical Society)出版，為國際物理學最具影響力的學術期刊。該期刊編審嚴謹，只選擇刊登高度原創性的論文，這次兩位教授的模型入選，說明台灣電晶體奈米元件製作的國際成就。
找對問題 成功「化繁為簡」
奈米尺寸(nanometer)非常微小，僅人類頭髮橫切面的10萬分之ㄧ。所有物質轉為奈米時，特性就會改變。例如：當黃金被製成金奈米粒子(nanoparticle)時，顏色就從金黃色轉為紅色。而質地柔軟常用來製成鉛筆蕊心的碳元素，製作成碳奈米管時強度卻超過不鏽鋼又具彈性，成為製作顯微探針的絕佳材料。目前從民生消費性產業到尖端高科技領域都能找到奈米科技的應用。
新一代的電晶體為減低電力消耗，以及提高聚集密度，也不斷往奈米尺寸發展。往往一個小晶片上就包含數幾十萬個奈米元件。不過電晶體奈米元件操作精準度低而且工藝複雜，奈米元件製作仍非常困難特性不易掌握。
當初由張中亞教授先提出「單電子電晶體」模型理論的構想，由於計算的過程非常繁複，一度被認為是不可能的任務，但郭明庭教授憑著量子力學的物理背景，以找出「物理圖像」的方式抽絲剝繭，用五個簡潔數學公式模擬元件 (將近六十頁的推演過程)，將過程「化繁為簡」，因而獲得國際矚目。
理論與實驗吻合 理論模型受矚目
最令人振奮的是，這個理論模型並與法國知名研究機構的實驗結果比對，兩者相吻合，更進一步印驗了這項研究成果！
這篇論文的獨特處在於，以前的理論模擬只適用於簡單的量子點模型。且僅考慮單一能階被一兩個電子佔據的情形，然而真實的奈米元件(包括目前十分的熱門的分子電晶體)，必須要考慮許多能階，且每一能階都可能被零個、一個或兩個電子佔據，其中交互作用的關係非常複雜。因此若無一簡單可靠的理論模型來描述其電流與電壓的關係，要想設計出一實用的奈米元件，十分困難。
兩位教授的論文經由嚴謹的數學歸納法證明—無論真實的奈米元件中有多少能階參與，其電流特性均可藉一套簡單的數學運算法來推測其電流與電壓的關係，而且相鄰的奈米元件之間的交互作用對元件電流的影響，也可由此理論模型來推測。運用此理論可以大幅降低奈米元件設計的困難，提升奈米元件製作的準確性及可行性。
郭明庭教授說，作理論要受青睞並不容易，「只能拼第一，否則就被淘汰」。像是最新一期的Physical Review Letters，固態物理領域獲選的廿多篇文章，全部都是實驗研究成果，只有他們這一篇是講理論的。但有了這個理論模型，等於是幫奈米元件設計者跨越了入門最難的一道鴻溝，對於未來的科技應用，影響將非常深遠。
奈米元件決定未來世界
「奈米元件決定了我們的未來世界。」郭明庭教授表示。例如太空星際旅行，太空船必須透過龐大而快速的計算，才能在飛奔的光速中精準地找出航行路線，防止隕石撞擊；同樣的應用在生命科學更是無遠弗界，由於當前的藥品研發跟不上癌細胞病變的速度，如能將奈米元件應用在醫療感測器上，對醫學發展將是一大突破！
資料來源：秘書室新聞組