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諾貝爾物理獎表彰阿秒光脈衝 可助半導體產業
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作者:
gravius
時間:
2023-10-4 00:56
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諾貝爾物理獎表彰阿秒光脈衝 可助半導體產業
自由時報 2023/10/03 2023年諾貝爾物理獎今（3日）傍晚頒獎，由發明「阿秒光脈衝」的3名學者獲得；台灣科技媒體中心邀國內學者分析，指出阿秒光脈衝就像快門與攝影機，可記錄「10的負18次方」秒，將電子運動看得相當清楚，有助材料領域發展，如更先進的半導體材料，乃至新的量子電腦材料等，台灣學界亦有相當投資，包含中研院、國家同步輻射中心及清大、陽明交大等。
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今年諾貝爾物理獎得主由呂利耶（Anne L'Huillier）、克勞斯（Ferenc Krausz）及亞谷斯蒂尼（Pierre Agostini）等3人獲得，研究領域為「為研究物質中的電子動力學而產生阿秒光脈衝的實驗方法」。台灣科技媒體中心邀請清華大學電機系副教授陳明彰、陽明交通大學電子物理系教授羅志偉、陽明交大生醫光電研究所助理教授賈世璿、中央研究院物理研究所助研究員溫昱傑等分析。
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陳明彰表示，阿秒（attosecond）是10的負18次方秒，一般人眨眼睛約10的負3次方秒，而電子在奈米尺度的世界移動速度快，雖人類很早有雷射，但西元2千年之前，仍看不清楚電子，直到阿秒光脈衝，才把最短脈衝從5、6飛秒（10的負15次方秒）壓到200阿秒，正式開創「新的時間」，今年得主就是該技術奠定者。
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賈世璿形容，阿秒光脈衝就是非常短的快門，讓科學家可以看清楚電子運動行為，如一個電子繞氫原子約150阿秒；羅志偉說，歷年超快光學拿下四次諾貝爾獎，自己也跟學生說，短脈衝雷射就像在幫電子拍電影，而我們是大導演，看「電子、聲子、自旋」等3個基礎物質單元演一齣電影。
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羅志偉舉例，雷射可以把絕緣體變成金屬，其概念就是電子、聲子、自旋之間的作用力，透過阿秒光脈衝的觀測甚至操控，就能把已知材料改變特性，對未來高速的電晶體、電子元件等研究都有諸多可能性。
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溫昱傑表示，阿秒技術可用來理解跟操控物質的電子行為及交互作用、材料行為等，有助半導體工業、新的量子材料開發；賈世璿說，很多電腦的CPU（處理器）處理速度是GHz的奈秒等級（10的負9次方秒），有阿秒技術，想像用阿秒做成電子開關，切換、運算技術將更加提高；羅志偉補充，CPU中的邏輯閘，就是用0101開關運算，若用到阿秒雷射，有機會製出運算速度將可比現在還快1千倍的元件。
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賈世璿還說，今年物理獎得主們，除了阿秒光脈衝，還用到EUV（極紫外光）技術，阿秒領域對光有非常好的操控，因此在EUV領域上也有助半導體製程更先進。
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而阿秒領域在台灣也不少學者加入；溫昱傑表示，台灣學界有相當投資，主要集中在中研院、陽明交通大學、清華大學跟國研院國家同步輻射研究中心等，如陳明彰老師鑽研光源；羅志偉老師主要領導電子動力學，也跟國輻中心林秉慧延伸材料科學研究，中研院則是原分所江正天主持相關實驗室。
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