一枚邮票大小的芯片，几十年不变，肚子里盛下的三极管数量却是天文级数增长——集成电路上可容纳的元器件数目和性能，每隔18—24个月会提高1倍，这就是摩尔定律。不过，全球芯片研发遵循的这个黄金定律，却在渐进尾声。因为，“电子在芯片里的运动，犹如一辆辆疯狂跑车在集市里东冲西撞，碰撞就会产生热量。”张首晟指出，正是散热问题，可能终结摩尔定律。

　　如果能让“电子跑车”驶上高速公路，不就避免碰撞、少产生热量了吗？张首晟设想了“电子高速公路”方案。他于2006年提出“量子自旋霍尔效应”构想。利用这种特性，科技人员能让芯片电子在不同轨道上自旋，各行其道，避免了撞车，自然就解决了发热问题。2007年，这一理论预言被德国维尔茨堡大学实验小组证实。同年，量子自旋霍尔效应被《科学》杂志评为2007年“全球十大重要科学突破”之一。在此理论基础上，张首晟团队还预言了一系列名为“拓扑绝缘体”的新材料。“锡烯”是其中之一，堪称“石墨烯的堂弟”，具有很好的应用前景。“希望我们很快迎来拓扑绝缘体时代，研制出半导体新材料、能源新材料，投入应用。而且利用拓扑绝缘体还有望制造出量子计算机。”张首晟说。