“与奈米光电相识”讲座及奈米实验示范

颜子芳、吕佳恩（高二理爱）报道

        我校于8月30日（星期二）下午2时至4时邀请到台湾国立中央大学光电科学与工程学系陈启昌教授（法国法兰西康德大学工程科学博士）于科技大楼物理实验室进行“与奈米光电相识”讲座及奈米实验示范。讲座开始前，副校长兼教务主任许梅韵老师特颁发纪念品给陈启昌教授，以表示谢意。

        陈启昌教授首先为我们介绍了台湾国立中央大学的整体发展、地理位置与校园环境。他表示，中央大学是台湾联合大学系统的一员，其他成员包括：台湾国立清华大学、台湾国立交通大学和台湾国立阳明大学。此系统旨在促进四校之间的联系，让四校的学生能共用学校设备及资源等，实现“一校注册，四校悠游”的体制。

        接着，陈教授正式进入讲座主题。奈米，是长度的单位，即1米的十亿分之一（10ˉ9m）。奈米科技近来获得高度的重视与发展，其原因在于当物体结构处于奈米尺度时，将会产生一系列特殊的物理现象，因此成为热门的研究对象，以期利用相关的技术改善人类生活。

        蝴蝶翅膀、海老鼠的毛发、五颜六色的蛋白石和贝壳内部表面都会出现奇特的反光现象。陈教授表示，这些反光现象，都是由于其构造上具有的细微洞状结构反射光线后的结果。从不同的角度观察，则会观察到不同的颜色。这些洞状结构之所以能导致五彩的反光现象，与发射光波长和周期性结构的大小有着密切的关系。当光的波长与周期性结构的大小之比约为2比1时，才会发射出该种颜色的光。

        陈教授接着提出了光子晶体的概念。光子晶体是指不同折射系数的材料周期性、重复地分布在结构中。与普通的材料不同，光子晶体有异常的折射特性、且只有特定波长的光可以在其中传播。种类上可分为1D，2D和3D的光子晶体。而以上所述的洞状结构，就是类似于光子晶体的结构。光子晶体是由美国物理学家Eli Yablonovitch和加拿大多伦多大学物理学博士Sajeev John 两人共同提出。Eli Yablonovitch 认为运用一种周期性的结构，可让辐射作用提升；而Sajeev John认为人类若要“抓住”光，则须运用一种周期性的结构。两人对于周期性结构的概念不谋而合，因此一同制定下了“光子晶体”的概念，其中“晶体”指的就是周期性的结构。

        奈米大小的结构的制作需要运用到类似电子显微镜的仪器，其原理是利用电子束曝光，制造出相关的图样。电子束曝光的精度可以达到奈米量级，从而为制作积体电路提供了很有用的工具。

        此外，陈教授也介绍了一些奈米科技的应用，其中光纤的运用是较为普遍的一项。目前光纤已经取代部分铜线的运用，作为传输的媒介之一，其优势在于质量上比铜线轻，成本也较为便宜，因此以光纤完全取代铜线则成为发展的最终目标。再者，奈米结构的运用也可使光做出大幅度的曲折，有利于缩小光纤转向所需的半径，从而缩小产品的体积。光子晶体也用于LED灯的制作中以提高其亮度。若在LED灯表面覆上一层光子晶体作为抗反射层，则可增大光线的临界角，减少全反射的发生，使更多的可见光穿透出灯管，进而使其发出更亮的光。

        陈教授还分享了自身的研究——甜甜圈波导。甜甜圈波导是一种光子晶体波导，此一新型的光子晶体波导能够有效地将光的能量局限在其中空结构当中，而且波导的中心为空气，降低了因介质因素所造成的能量损失。此结构利用在镭射上，能够提升光集中的效率。

        最后，陈教授带领学生及老师们进行制作人造蝴蝶翅膀的实验。实验方法为以滴管取一滴悬浮于纯水中的玻璃奈米小球，滴在盖玻片上，用吹风筒以热风吹干水分。水分蒸发后，盖玻片上就只剩下众多而细小的玻璃小球。这些小球组成了周期性的结构，仅会反射特定波长的光，因此反射光并呈现出蝴蝶翅膀般的亮绿色。

        这次的讲座和实验让同学与老师们学习了不少奈米科技与光子晶体的知识，让大家对奈米光电有更多的了解，期待奈米光电迅速的发展为人类的生活带来更多的便利。

跟上科技的脚步

戴美君老师

      参与这次讲座前，我对于奈米科技有一定的认识，然而没想到奈米与光电竟有这么多的关系。教授所讲解的内容都相当专业，让我长了不少知识。我个人对于这次的实验有浓厚的兴趣，很好奇整个实验的制作与进行过程，而实际动手制作后也明白了整个实验的操作原理。这次的讲座让我惊觉到科技快速的发展，我们努力学习之余也要与时并进，才能跟上科技的脚步。

了解奈米技术在光电领域的发展

刘庭敏（高三理孝）

        之前就听说过奈米技术可以用于各种不同领域，此次看到讲座主题与奈米在光电方面的应用有关，就参加了这场讲座。这场讲座带给我不少收获，例如：某些物体或石头上孔洞的大小会决定反射光波长、人类在光电领域发现了光子晶体的特性，从而促进了人们对奈米科技与技术的着重与发展等。讲座中进行的实验也让我得知，通过实验的方式，我们可以组成与蝴蝶翅膀具有相似结构的人造奈米结构。当光线照射此结构时，便会产生蝴蝶翅膀般的色泽。通过这场讲座，我发觉到奈米技术在光电领域中具有很大的发展潜力，也希望这些奈米技术可以用于更多的领域上，使人类更加进步。