牛津大學發表量子干涉電晶體
眾所接知，現代電子產品的核心元件是基於半導體製程所製造的場效電晶體。近十年來隨著元件不斷地縮小，傳統矽基電晶體的製程與效能已逐漸接近極限，例如奈米尺度下的漏電流效應以及量子穿隧電流...等。為突破當前困境，來自英國牛津的科學研究團隊利用量子干涉效應成功研發出單分子電晶體原型。干涉是當兩個波相互作用並抵銷（相消或破壞性干涉）或增強（相長或建設性干涉）的現象。研究團隊認為，在奈米結構中量子力學效應應該要佔據主導地位，電子應該更多表現為波而非粒子。其不僅具備較高的開關效率 (on/off ratio)，更具備低耗能 (consumption) 和高可靠 (reliability) 度等優點。
這種電晶體的核心是鋅卟啉(zinc porphyrin)分子，研究員將其置於兩片石墨烯電極之間。利用量子干涉效應透過調控電壓，就能控制電子在穿過分子時發生建設性(On)或破壞性(Off)干涉，實現精確的開關切換。與傳統矽基電晶體管不同，這種量子干涉設計除了可有效消除漏電流的問題、精準地切換開關狀態，更能重複近十萬次的開關循環而不發生鎖壞。
使用量子干涉來控制電晶體的電子流動，新的電晶體能比現有的設備更小、更快且更節能。儘管該研究仍處於開發的初始階段，但研究人員認為，這種新型電晶體可用於製造電腦、智慧型手機到醫療設備的新一代電子設備。
從結論上來說，牛津團隊的研究成果顯示量子干涉（Quantum interference）能夠在納米尺度的元件中被加以利用，以實現更低功耗的微型化電子產品。在傳統製程之中，我們大多把量子效應當作電子元件製程與應用的極限，然而隨者現今各種不同方向的研究，我們其實大可將量子效應用作增強元件功能的一種手段。
Chen, Z., Grace, I.M., Woltering, S.L. et al. Quantum interference enhances the performance of single-molecule transistors. Nat. Nanotechnol. (2024). https://doi.org/10.1038/s41565-024-01633-1
