尖端科技&材料

人類文明的躍遷，來自兩件事：掌握能量，以及傳遞資訊。從數萬年前的「已知用火」，我們開始能主動創造環境；直到近代，我們學會把資訊以「開與關」來表達，使得知識得以被快速擴散，開關的發展真空管到BTJ，再到MOSFET，我們逐漸能將數十億個「開關」整合成一個同時運作的系統，成為現在人人皆有的智慧型手機、筆記型電腦，人類獲得前所未有的「資訊力」，而資訊的爆發也造就了近代文明的高度發展，Google工程總監雷．庫茲威爾 (Ray Kurzweil) 指出：「人類在二十一世紀的進步，將會是相當於過去兩萬年的進步。」讓我們一起來認識這「開關」如何撐起這一個世紀的文明躍遷！

電影《蟻人》能在微小世界中應對各種緊急時刻，你是否想過蟻人的裝甲如何來感應世界的？在現實生活中，工程師透過微機電系統 (MEMS) 與奈米機電系統 (NEMS) 使機械設備「擁有感官」，現代智慧型手機能夠感知用戶行走、旋轉，正是MEMS在運作，而在奈米尺度中的NEMS更能透過共振效應偵測單一分子、過濾通訊訊號，並以極低功耗長時間工作，為科技發展打開了無限想像。

當能源危機與氣候變遷壓力越來越大，人類迫切需要更高效率的能源科技。傳統矽晶片在高溫、高壓下效能降低，於是新一代「寬能隙半導體」登場，特別是矽碳化物 (SiC)，它能承受高電壓與高溫，成為電動車、太陽能與資料中心的核心材料。雖然製作困難、成本高，但隨著SiC晶圓量率的提升，2025年全球各大晶圓廠商正開始加速布局 SiC 產線，搶攻高效能電力元件市場。

當VS2的原子堆疊方式由T相的八面體轉變為H相的三角棱柱，其電子軌域與能帶結構被重新排列，開啟了可調帶隙，成為了電荷傳輸可被控制的半導體，而它的能隙範圍正好落在人眼可見光範圍中，能吸收可見光與傳導電子，因此還能被應用在光電元件中，更重要的是，其室溫鐵磁性讓電子能同時攜帶電荷與自旋，能為增加資訊乘載量、運輸速率及降低耗能。讓我們一起來認識具有半導體靈魂的H-VS2。

科學界長久以來認為二維單層材料無法在室溫下維持鐵磁性，因為熱擾動會打亂自旋的有序排列，但二維材料受基板支撐、缺陷、自旋軌道耦合等效應影響，能進一步維持有序自旋產生鐵磁性。VS2尤其受人注目，因為它能呈現室溫鐵磁性，增加了實際應用的可行性，不僅如此，它還能因著不同的原子堆疊模式呈現金屬或半導體的特性，因而成為了最火紅的二維材料之一，這一篇文章我們將先介紹具有金屬特性的T-VS2，看它如何在電化學中成為革命性的候選材料！

最近，總統賴清德以「鑄劍去雜」來比喻民主社會淬鍊的過程，引起了社會上廣泛的討論，從科學角度來看，雜質真的是壞東西嗎？本文從古代百鍊鋼的鑄劍工藝談起，帶領讀者一窺雜質如何精妙地強化材料、改變性質，甚至在現代科技扮演關鍵的角色，讓我們一起揭開雜質背後的物理真相，看它如何在科技世界中「點石成金」。

當電子傳輸愈來愈像城市裡的塞車，矽光子便成為解決壅塞的「光速捷運」，它以光子取代電子傳遞訊號，不僅更快、更穩定、也更節能，矽光子已成為科技巨頭如 Intel、Google、台積電等爭相投入的研發項目。本文將帶你認識什麼是矽光子以及為何它能突破資料傳輸瓶頸。

交錯磁體是一種近年被發現與證實的特殊磁性結構。交錯磁性既不同於傳統的鐵磁性，也不同於反鐵磁性，展現出獨特的自旋排列與電子特性。在這種材料中，內部磁矩以特殊交錯方式排列，雖然整體不產生淨磁場，卻能對自旋電子產生明顯的選擇性作用。這使交錯磁性成為自旋電子元件領域的潛力新星，有望兼具鐵磁材料易於控制與反鐵磁材料抗干擾的優點，於去年更是被科學雜誌列為十大科學突破之一。隨著材料工程與測量技術的精進，交錯磁性有望從理論走向應用。若說二十一世紀的前半場是自旋電子學的起點，那交錯磁性極有可能就是下個重要的里程碑。