光激子開關研發成功 有望改革手機、筆電

美國密西根大學研究團隊成功研發全新「光激子開關」（optoexcitonic switch），突破傳統電子元件運作過程產生廢熱的限制，未來有望澈底改變手機、筆電，甚至量子電腦的設計方式。

這項研究為全球首次打造出，可在室溫運作、性能超越現有光子開關的「激子開關」，具有應用於經典與量子運算的潛力。成果已發表在《ACS Nano》期刊。

傳統電子元件仰賴電荷流動來傳遞資訊，因此會產生大量熱能，這正是筆電發燙與資料中心需降溫的主要原因。

新開關利用中性準粒子「激子」（exciton）傳輸訊號。激子由一個被激發的電子與電洞結合而成，雖各自帶電，但整體為中性，能大幅減少訊號傳輸時的熱能耗散。

密西根大學研究員馬提亞斯‧弗洛里安（Matthias Florian）對《生活科學》表示，「電子元件發熱是因為儲能與放能過程涉及電容器，而這些過程必然產熱。激子類似光子，是一種中性粒子，不會造成這種熱效應。」

由於激子不帶電，無法用電場驅動，研究人員改以光波推動激子沿一維脊狀結構傳輸。激子在移動過程會改變顏色，研究團隊得以明確觀測傳輸情形。共同作者麥基洛‧奇拉（Mackillo Kira）表示，「當激子沿脊線前進時，顏色隨著變化，讓我們能清楚觀察到實驗成功。」

研究團隊的最終目標是開發室溫運作的激子電路，澈底取代現有電子元件，讓電腦不再需要風扇散熱，手機電池壽命也將明顯延長。

研究人員相信，在未來數十年內有望克服相關技術瓶頸，推動無廢熱、高效率的新一代電子裝置問世。◇