最近五十年來許多最重要的凝態物理突破多來自於新穎材料的開發。其中最關鍵的突破點，往往是在新材料長成單晶後對其電性、磁性、結構等物理性質的充分了解。現今許多材料的複雜性時常反映在互相競爭的磁矩、電荷、軌域、與晶體結構的密切互動之上。最重要的是，這些新增的複雜度也同時帶來了具特殊物性的新材料，新穎材料的開發已是主導凝態物理研究最主要的原動力。單晶成長可以視為充分發掘物質特性的必經途徑。過去台灣在新穎材料物理的研究多仰賴國外提供的樣品，我們雖擁有許多尖端量測設備、卻時常眼看著國外研究團隊搶先做了關鍵的重要實驗。以目前台灣的環境與研究能量，如能速發展新穎物理材料，必能於此領域在國際上扮演一個相當重要的角色。

設施規劃

短程：建立示範性半開放式超高壓材料合成與單晶成長核心設施，並成立實習制度。

現今凝態物理實驗最常見之單晶成長方式包括(1)光學聚焦浮區法(Optical Floating-Zone method)；(2)慢速冷卻法；(3)Top-Seeded Growth method；(4)Chemical Vapor Transport method等，其中特別是FZ法為最近十年發展出的極有效的長晶方法。單晶成長為一知易行難的技術，唯有經年的整體經驗方能成功地將同一長晶方法遷移至許多不同的材料上。但不同的材料各有其最適的長晶方法，不同的實驗亦各有其要求的尺寸與品質，所以多樣的長晶方法必得同時並行發展。核心設施力求爐種與技術的完備，並建立研究與實習平行運作的多樣爐種以同時達到新技術發展與實習教學之目的。長期支援的訪問研究員(不論國內外)與博士後更能提昇並擴大創新的可能性。國內各材料研究團隊得以派研究生或博士後至中心設施實習，帶著研究課題來透過實作以習得單晶成長的技術。核心設施的成立能有效達到對經驗密集、技術密集之高度要求，密集的經驗與人力才能發揮突破性的力量。

中程：於重點材料物理團隊推廣光學聚焦浮區技術。
光學聚焦浮區爐(Optical Floating-Zone Furnace)為最近十年發展已達成熟之單晶成長利器。其原理為以光學聚焦方式達到高熱進而熔化多晶粉狀物而完成單晶成長。較諸其他長晶方法，此為較少依賴維修技術與耗材的方法，特別是所長出之單晶尺寸及適合多數實驗方法所需。由於其長晶所需之時間較短且耗用較少起始原料，FZ方法最適合新材料的開發，並能較快速依據已發表之成長條件複製重要的單晶。

長程：複製結合材料、測量與理論的多樣研究群。
基礎研究所需之單晶成長絕非可單獨存在之單一研究項目，它需要完整的測量與理論的結合。新材料開發的構想不必然全由材料開發團隊提出，測量與理論團隊對新材料的開發亦能從特殊角度提出構想。唯有初步找出有趣而具新穎物性的新材料，方值得全力開發單晶成長。如此，由材料、測量與理論緊密結合之專題研究才能達到一定研究深度，並在物理界造成較大的影響力。台灣的研究團隊若能完成若干以材料為中心的研究群，必能有效提升論文的品質與數量，特別是能在新材料開發後的第一時間得以迅速獲得單晶而具競爭力地跨入最新領域。

計劃願景

• 重塑凝態物理研究中「新材料」與「新測量」之平衡發展。
• 改變對外來研究材料來源之過度依賴。
• 提升本土新材料的設計、開發及其單晶成長的技術暨人才訓練。
• 開發出具影響力與突破性的新材料與高品質單晶