臺師大劉沂欣助教團隊 稀磁性量子材料研究登國際期刊
↑臺師大化學系劉沂欣助理教授團隊，研究稀磁性量子材料有新發現，以化學合成打破自然限制，研究結果登上美國化學會國際期刊 。（圖／臺師大提供）
新興無線通訊技術被視為未來加密通訊中的技術布局重點，吸引各國投入研發量子材料。國立臺灣師範大學化學系助理教授劉沂欣量子材料合成實驗室團隊，集結歷經五年實驗及跨領域研究成果，提出以有機-無機半導體材料，透過溶劑熱法引入錳離子合成原子級的二維單層半導體，於室溫下材料可呈現出極低溫下的強塞曼效應和零場分裂能，有助於開展與光源相關之自旋量子材料製備。
此稀磁性材料中的原子級摻雜技術，亦使材料具有長發光生命週期，有機會實現於腔量子電動力學及單量子點發光體的應用，並為量子材料的化學合成，取得關鍵性重要進展，論文近期刊登於美國化學會發行的《美國化學會期刊》（Journal of the American Chemical Society）。
科技進步，人工智慧將無所不在，巨量資料呈現急速攀升，高效能的傳輸(如5G)需求也愈來愈大，隨著量子科技革命催生量子計算、量子通信和量子測量等新興技術，傳統通訊受限網際網路安全性及傳輸距離，導致保密通信成本增加。透過光子傳輸來達到資料安全傳輸的設計方法、替代材料和運算架構，可有效改變與升級目前的網路資訊安全。
具加密運算技術的量子通訊（Quantum communication），利用量子糾纏進行信息傳遞的一種新型的通訊方式，是近年最受矚目的議題。因其具備訊息不可複製原理，大幅保證通訊安全，已被視為量子物理和資訊科學的研究熱點，全球先進國家都投入大量資源發展，尋求應用在量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等。
↑本文之第一作者李棋同學口試後與實驗室成員合影。（圖／臺師大提供）
隨著二維石墨烯、拓撲絕緣體及奇異超導體的發現，各國科學家對量子材料的理論及實驗持續探索，企圖以固態材料中電子間自旋偶合的相關作用，以及量子力學特性，進而探尋具奇異物理特性之材料。
其中，量子材料表現出三項獨特的特徵：場擾動、量子糾纏和超導性之響應。量子材料中的糾纏現象，可應用於訊息不可複製的加密新元件，可做為「量子通訊」中的關鍵元件及訊息處理器，視為量子材料的嶄新應用。
「量子材料」研究主題目前有七項特性待開發，包括拓樸結構(Topological)物質與量子磁通(Vortex)控制、量子糾纏(Quantum Entanglement)光源、鑽石量子感測器、創新光子學(Photonics)量子機能、無裝置(Deviceless)磁性紀錄材料、拓樸量子位元(Quantum Bit)材料及二維異質結構(Heterostructure)量子材料。以化學出發的量子材料合成實驗室，研究方向欲探討拓樸材料中鍵結對稱性原理，並評估光電技術和上述應用方向的潛在能力。
研究團隊整合跨領域學者的學術專長，包括了無機化學合成技術、同步輻射光源量測、高解析儀器鑑定、發光生命期量測、磁圓二色性等探討等，研究興趣著重於結合鈣鈦礦材料、異向性光學、自旋電子學等特性，豐沛的研發能量及技術共同在量子材料領域做出前瞻性的重大進展。目前進行中的研究成果還包括：以光學方式控制量子材料中特異方向結構秩序、自旋狀態量測、能量轉移機制探討、並合成具光學掌性的二維材料等。
劉沂欣助理教授自民國103年起加入臺師大化學系服務，於民國107年發表兩篇於《材料化學》（Chemistry of Materials）具高影響係數論文，研究領域跨足無機半導體、濫用藥物偵測、碳循環之催化反應。他及研究生己發表具影響力國際期刊數十篇，包括六篇《美國化學會期刊》及其他跨領域雜誌，如《應用化學》（Angewandte Chemie)、《奈米通訊》（Nano Letter）、《化學研究評述》（Accounts of Chemical Research）等，他並長年審查國際知名學術期刊的投稿。
劉沂欣說，任何成果都需努力及耐心的考驗，他與研究生透過不斷地閱讀、討論、嘗試、再嘗試的反覆過程中獲得新知，其研究成果來自數屆學生傳承及合作貢獻的結晶，最終才有機會投稿到高度影響力的期刊。他也特別感謝他的合作伙伴，是雙方的長期信任、互助合作，才使得寶貴研究成果得以在學術領域受到重視。
他也提到，無機化學其實就是不斷追尋科學背後的原理，研究過程就是探索元素奇怪的行為作用及物理起源，每每不可重覆或無跡可尋的現象，代表有更基礎的問題尚未解決。關於未來研究方向，他希望能與光電相關系所合作，為各類化學材料進行元件測試，確認常溫下塞曼效應的實際作用，以評估未來投入量子材料之可行性。
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