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科學家在探測無機物質或生物材料的原子與分子結構時，需仰賴一種巨型設施：同步加速器光源設施。在加速器中，電子流流過真空管，隨著微波輻射的爆發將粒子向前推動得越來越快，直到它們的速度接近光速、並受到磁場作用而發生偏轉時，便會沿著偏轉的切線方向，放射出薄片狀但能量強大的電磁波 (同步加速器光源)，此光源經過引導打在樣本上，研究人員便可藉由量測所偵測到的反射、繞射、散射及穿透樣本的光強度、能量，以及樣本被光子激發出之電子與離子，進一步推斷該物質之幾何、電子、化學或磁性結構。

如此巨大的設施，多數都必須建置在山坡地上 [例如美國史丹福直線加速器中心 (Stanford Linear Accelerator Center, SLAC)，位於史丹佛大學上方的山坡上；台灣的國家同步輻射研究中心 (National Synchrotron Radiation Research Center, NSRRC，坐落於新竹科學園區坡地)]，而所有需要用到此設施的研究者，都必須帶著珍貴的樣本、千里迢迢地來到設施所在。

史丹佛大學和 SLAC 的科學家們，希望能將加速器技術小型化、開發出一種更易於使用的工具。最近，他們創建出了一種矽芯片：在矽中雕刻出奈米級的通道，將其密封於真空環境中，當紅外線脈衝穿過通道壁、並以正確角度撞擊電子時，便可推動電子沿通道高速移動。

雖然目前這還只是個原型，但科學家表示，這個設計和製造技術可以擴大規模，希望能夠提供足夠的粒子束與能量、並將電子加速到光速的 94%，使其足以進行生物學、化學、材料科學等領域的前驅試驗，而不需要每次都依賴大型加速器。研究人員計畫在 2020 年底前，將 1,000 個奈米通道封裝至大小約 1 英吋的芯片中，並達到能量 1 MeV 的目標。

此外，這種矽芯片上的加速器技術，也可能可以改變癌症放射療法 ─ 例如，透過導管狀的真空管，將微型設備提供電子束輻射直接導入皮膚下方、準確地攻向腫瘤，減少對皮膚以及周圍健康組織的傷害。

雖然目前 SLAC 的加速器所能提供的能量遠比芯片加速器高出 30,000 倍之多，但當前開發的芯片加速器仍是一個重要里程碑。科學家也相信，如同數十年前電晶體終究取代了巨大的真空管、使一台「電腦」從一個房間大小濃縮至現在的筆記型電腦，甚至掌上型的手機，這種以「光」為驅動能源的設備，也終有一天可以挑戰現有微波驅動加速器的功能。

資料來源：史丹佛大學、國家同步輻射研究中心