【本報訊】淡江大學物理學系教授薛宏中與校友、博士後研究員許誌恩攜手國際團隊，近期接連將兩項重要成果發表於國際頂尖期刊《Nature Chemistry》與《Physical Review Letters》。團隊透過跨國合作，不僅成功讓原本只能在極低溫下生存的特殊量子態在室溫下穩定存在，更提出了能精準計算半導體材料特性的新方法，為未來的電動車晶片與量子電腦發展打下重要基礎。

在第一項成果中，薛宏中、許誌恩和美國加州大學洛杉磯分校化學與生物化學系、材料科學與工程系，南加州大學化學工程與材料科學系，以及捷克化工大學等多個系所團隊合作，將論文發表於化學領域的期刊《Nature Chemistry》（5年期影響因子24）。以往，一種名為「1T-TaS₂」的二維層狀量子材料，其內部的新奇量子現象只能在約零下93°C（180K）的極低溫環境中維持，大大限制了實際應用的可能性。

為了克服低溫限制，研究團隊創新採用「分子工程」策略，把胺基酸中的精胺酸（arginine）分子嵌入該材料的原子層之間，製備出「1T-TaS₂／精胺酸混成超晶格」，順利將量子態的穩定溫度大幅提升至室溫以上（330K），為調控材料的量子狀態提供了嶄新的化學途徑。

緊接著，薛宏中與許誌恩聯同南加大教授李爭路團隊合作的成果，也登上物理界高度肯定的期刊《Physical Review Letters》（5年期影響因子9.3）。在手機、電腦或電動車的晶片中，電子的流動會受到材料內部原子振動的干擾與拉扯，會直接影響元件的運作速度與耗電量。

現有的電腦模擬方法在計算這類作用力時存在盲點，研究團隊採用一種更完整、考慮電子間彼此影響的理論來重新計算，發現傳統方法在電動車核心材料「碳化矽」中，會把這種作用力低估約15%。這項精準的新計算方法，不僅能在實驗前更準確地篩選出高效能的新材料，以節省成本，還能幫助挑選合適的材料，延長未來量子電腦的穩定運作時間。

薛宏中表示，新穎材料的新奇量子現象，是物理與化學領域共同關注的重要基礎議題。這次發表於《Nature Chemistry》的論文作者群橫跨多個國際團隊，充分展現出材料研究高度跨領域的特性；其後續累積的引用與影響力，也將計入淡江大學相關學系，為學校整體學術表現增添量能。同時，這兩項突破皆建基於物理系多年累積的理論與計算能力，他特別感謝學校長期在研究環境與資源上的支持，並肯定許誌恩在計算實作上的投入。未來將持續把這套計算方法應用於更多半導體與二維材料體系，並與國際夥伴合作，朝向元件材料與量子資訊材料的研究邁進。

【FAQ】

▌Q1：為什麼要把量子態的穩定溫度提高到室溫？

A1：若材料的特殊量子現象僅能在極低溫（如約零下93°C）環境中維持，將需耗費龐大資源來冷卻，大幅限制了相關的實質應用。成功將量子態穩定於室溫以上，是未來開發與普及新世代量子科技元件的關鍵基礎。

▌Q2：新的半導體計算方法對科技發展有什麼實質幫助？

A2：這項更精準的計算技術能帶來兩大效益：首先，科學家能在進實驗室前，先透過電腦準確篩選出高效能的新材料（例如應用於電動車與快充設備的碳化矽及氮化鎵），大幅節省研發時間與成本。其次，精確掌握電子與原子振動的交互作用，有助於挑選合適材料來改善量子位元脆弱的問題，進而延長量子電腦穩定運作且不「失去記憶」的時間。