现今电子电路领域想要有所突破、提升数据处理与传输速度，科学家前进的方向之一是光子领域。由台大物理系教授朱士维领导的国际团队最近发现了奈米硅超大光学非线性，虽然目前仍只是早期概念阶段，但未来或能应用在全光学开关与超解析显微技术领域上，电脑电路不再由电子控制开关，而是由光子控制。
硅是地球自然界中含量仅次于氧的第二大元素（在宇宙的元素排名则为第八），海边砂子随便一把抓都含有硅，因其具良好半导体特性，自 1960 年代发明积体电路以来至今，硅电子领域便蓬勃发展，已然成为奈米电路制程中不可或缺的角色。
在硅电子学领域中，关键是做出具有非线性、能够用电控制电的元件，如晶体管；硅光子学领域亦然，制造出用光控制光的元件（全光学控制元件）也是其中关键，只不过硅晶本身的光学非线性效应太小，过往研究都认为不足以作为有效的全光学控制应用。
但硅光子领域真的毫无出路吗？科学家真的无法尝试利用光控制光吗？最近，台大物理学系朱士维教授团队利用硅奈米结构的特殊电磁共振模态加上光致热效应，成功将硅的光学非线性效应提升三到四个数量级，且反应时间仅在奈秒之间，研究人员可针对个别硅奈米粒子的散射光进行近 100% 调控，实现 GHz 奈米全光学开关。
▲ 奈米硅光学非线性的应用之一：超解析显微。
举例来说，由于个别硅奈米粒子的散射颜色不尽相同，将之拼在基板上就有如一幅画，而科学家可以用一道光去关掉另一道光，比如将橘光打在硅基板上发绿光的硅奈米粒子导致后者变得不可见，实现以光控制光的效果。
朱士维教授表示此番发现的奈米硅光学非线性效应，让光控制光的能力相较于以往提升 1,000～10,000 倍，可应用在全光学开关（比如光纤），让数据处理、传输速度提升数个数量级；也可以实现无须染色的超解析显微技术。
虽然硅光子技术仍处于早期概念阶段而已，但也许有朝一日，利用电子控制电子的“电脑”会走入历史，而利用光子控制光子的“光脑”将应运而生。
▲ 台大物理学朱士维教授（后排右二）团队与科技部长官合影。
（图片来源：科技部提供）
