第162期 2020年5月刊
 
 
 
发行人:黄建璋所长  编辑委员:曾雪峰教授  主编:林筱文  发行日期:2020.05.30
 
 
     

~ 与南京大学(Nanjing University)博士生交流活动 2019  系列报导 ~

【2019 第十二届海峡两岸光电科技博士生论坛】

(时间:2019年11月18日至11月22日;地点:南京大学

【之七】

撰文:光电所博士班 李盼

此次参加第十二届海峡两岸光电科技博士生论坛,台大光电所共有10位硕、博士班学生与会,大陆高校除了南京大学的18位硕、博士生,还有邀请江苏省内邻近学校包括东南大学、南京航空航天大学、南京师范大学以及苏州大学的学生参加,共计22位大陆高校学生参与此次交流活动。另外还有邀请之前以博士生身份参加论坛,此时已是博士后研究员、副教授等身份的几位嘉宾参与。第一天晚上抵达住宿酒店办理论坛报到,第二天上午是论坛开幕式,由双方师长及长官致辞,第二天下午以及第三天全天则是由与会的硕、博士生陆续上台报告,后续两天为参访活动。

在学生的报告部分,大陆同学在自我介绍时会习惯说来自某某老师课题组,听南大的同学解释,大陆高校一位教授团队里一般还会有几位副教授、正副研究员或高级工程师等,其中由学术委员会聘为硕士生导师、博士生导师的老师才会有招收研究生的名额,指导硕士研究生或博士研究生。台大的同学则习惯说来自某某老师实验室,一间实验室团队只有一位教授,可以指导硕士生和博士生。报告期间可以明显感觉到学术上许多名词翻译的差异,大陆和台湾的用词,如硅和硅、等离子和表面电浆、空穴和电洞等,闭幕式上黄建璋所长还特别用心地整理了两岸师生在学术报告上的用词差异,做成表格分享给大家。

第一天的论坛欢迎晚宴上,台大的同学与大陆的同学经过一天的交流逐渐熟识起来,座位也完全打散交错。由于大陆幅员辽阔,学生来自四面八方,大家交流常会问的一个问题是对方来自哪里。交谈的南大博士生中,江苏籍居多,还有来自福建、四川、山西、山东、安徽等地的同学。我在活动中意外遇到和我同一所高中、同一届高中毕业的南大博士生,以及一位南大博士班毕业的副教授,和我就读同一所大学、同一个科系,不由得惊叹世界好小。

 实验室参访由南京大学的几位博士生同学和龚彦晓老师带领,并顺带参观南京大学鼓楼校区的校门、主楼、礼堂等景点。参观的实验室为南京大学固体微结构国家重点实验室,由于光学实验较多,因此可以看到许多光学桌。实验室为无尘室,里面非常干净、整洁。参观实验室时还发现有一面墙上挂着许多份印出来的paper,其中不乏先进材料(Advanced Materials)、物理评论快报(Physical Review Letters)、自然通讯(Nature Communications)等顶级期刊的文章,挂在显著位置以激励自己或他人。大陆同学在讲发表的期刊文章时常会提到发表的是几区的文章,经过请教后得知是按照中国科学院的分区方法。中国科学院首先将JCR中所有期刊分为数学、物理、化学、生物、地学、天文、工程技术、医学、环境科学、农林科学、社会科学、管理科学及综合性期刊13 大类,然后将13大类期刊分为4个等级,即4个区,按照各类期刊影响因子划分,前5%为该类1区、6%~20%为2区、21%~50% 为3区,其余的为4区。其中1区和2区杂志很少,杂志质量相对也高,基本上都是本领域的顶级期刊,类似台大光电所博士论文计点准则的顶尖及杰出期刊、优良期刊、其它SCI/SCIE期刊的划分。在大陆攻读博士班人数日益增多、竞争逐渐激烈的大环境下,发表高水平期刊文章不仅有利于早日毕业,还可以凭借发表的期刊文章申请许多奖学金,当然对找工作特别是教职也尤为重要,最近就有一位南大毕业的博士凭借两篇Nature Commucation拿到了河海大学副教授的职位。

 紧凑的研讨会与参访活动结束后,最后一天下午迎来返程时刻,大家带着满满的回忆,坐上了去机场的巴士。虽然只有四、五天的时间,虽然不舍,终究还是要离开。感谢南京大学师生的盛情款待,也感谢台大光电所提供此次交流机会,让我增广见闻,期待未来两岸师生可以有更多的交流与合作。

 

【之八】

撰文:光电所硕士班 徐翊乔

每到秋冬之际,就是一年一度两岸光电科技博士生论坛举办的时候。时光荏苒,论坛在台湾大学杨志忠教授、南京大学祝世宁院士以及许多曾经与会者的默默耕耘下来到了第十二届。不仅在学术方面互相交流,也在文化、友谊等许多方面互相体会与认知。在一个机缘下,我这次以硕士生的身分来参加博士生论坛,心里虽然紧张却也带着一股期盼。一到南京,马上体会到的就是这里室外温度就像走进冷冻库一样,但是南京大学同学们的热烈欢迎让还在冷风中恍神的我有了终于要开始这次南京之旅的感觉。

在论坛中一方面聆听各个学校同学的报告,一方面在休息时间可以跟南京大学的同学有更深入的交流。在交流的过程中,很大的收获来自每个同学所钻研的领域都不太相同,所以接触的面向多,从而能得到不同的反馈。对于我来说,不管是在报告抑或是当一个聆听者都有很多很深的收获,多的是思考面向多元,深的为问题核心的深入。在聊天中也发现许多南京大学的同学都会「翻墙」到外部网络观看Youtube之类的影音平台影片或是利用Google搜寻引擎来搜集数据,特别是台湾Youtube创作者的影片,例如馆长、蔡阿嘎等。当然,台大的同学也观看了许多对岸「视频」,华农兄弟、美食作家王刚、大祥哥等,都是彼此讨论热烈的话题,而彼此间的友谊就在这一来一往的交集中萌芽。

后来的四、五天,在前几天的「暖机」后,彼此的话匣子更是合不起来,参访的过程中,博士生论坛交流时较紧绷的心情也慢慢卸下。在聊天的过程中发现他们读博士的时间长度出乎意料的短,如果是径读博士的话硕士加博士总共只要五年,比起现在台湾博士班通常念个四、五年或者动辄六、七年,难怪他们念博士的意愿比较高,我想这一部分也是关键原因。另外一个因素为他们博士班比较容易找工作,令我印象最深的是,我有跟一位副教授聊天,他不久前还在参加两岸光电博士生论坛,现在已经当到副教授了,我想这在台湾是比较难发生的,因为在台湾博士要找到教职工作已经很难,那么快速就升至副教授这个职等简直是天方夜谭。仔细思考了一下,我想也许中国大陆地大物博,资源多,所需的人才也多,也是两岸博士未来发展差异较大的原因之一。

在这趟行程中,看了很多、听了很多、也学了很多,透过这个机会认识很多光电所博士班学长,也趁此大好机会询问读博士班的想法,我想,就把这些经历当作未来持续迈进的养分吧!

 

光电所参与欧盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 硕士双学位计划  系列报导 ~

【之六】

撰文:光电所硕士班 孟庆棠

异国同学的友谊(二)

热爱运动的我,常常利用空闲时间去健身房或去Blaarmeersen公园打网球。我们常常会固定每几个礼拜约一次网球球聚,手续是需要提前上网预约时段并提前到柜台进行缴费确认,即可开始打网球。室内硬地一个小时价格为10欧,而室外红土则是5欧。由于比利时冬季时间很长,因此大部分的时间仅可预约室内球场。场地的整体设施非常完善且整理得很干净,另外球员的更衣间、淋浴间、置物间等也非常舒适、充足。有几次我们打完网球后,便在网球场旁的咖啡厅一起聊天、说笑,真是一段很美好的网球时光。

 图一、与朋友欢乐打网球

根特是一个蕴含许多美丽河道的城市,因此划船运动便是主要的一项休闲娱乐。当气候开始渐暖时,我们便提前预约划船项目,然而此项运动大约可以分成单人或双人橡皮艇、多人木筏船。我觉得最有意思的是很多事需要自己来做,唯有亲自从事过才会知道乐趣所在。当我们在同游多人木筏船时,突然间船没有动力了,我们尝试用了很多方法但是船还是无法发动,经过多次的讨论后,最后只能打电话给负责人求救。此次突如其来的意外也是一种很特别的人生体验。

图二、根特划船

随着期末考渐渐结束,由于我的朋友们大部分是Erasmus的学生,他们结束这一年在根特大学的学业,就会返回各自的国家继续求学或是上班,而我因为研究没赶上第一梯口试时间,必须等到第二梯口试,意味着我必须与我的朋友分离并独自在宿舍待上2个多月。犹记得七月初时,学生们忙着整理行李、办理退宿以及许许多多该办的离开事项,同时也把握最后剩下的时间聚在一起,当时整个宿舍都弥漫着依依不舍的气氛,大家互相倒数谁会是下一个要离开并办欢送会来道别。毕竟除了把握当下,谁知道下次见面又是在什么时候呢?

 图三、离别大合照

学期结束后的宿舍变得异常冷清,平常大家一起聚餐的欢乐时光、西班牙式的疯狂派对、晚间宿舍走廊的深夜长谈等渐渐消失,取而代之的是打扫阿姨清理宿舍的声音以及课业与研究的压力。这段时间我的心情无比低落,常常有时候静静地思考着,人的一生能碰到这么难得、志同道合的朋友,真的是非常难能可贵,但现实上再美好的缘分,终究难免一别。人生苦短,如果能把握当下、活出生命的精采并愉悦地分享给身边周遭的人、带给他们快乐,创造属于自己生命的价值,生活将会过 得无比幸福与充实!【精彩内容,下期待续~】

 

 

 
     
 
 

 

Development of fast-response VA-FFS liquid crystal mode for VR/AR applications

Professor Wing-Kit Choi

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 蔡永杰教授

We have recently proposed to use new and novel 3D electrode design to improve the performance of VA-FFS liquid crystal (LC) mode, which has been actively developed for VR/AR applications in recent years [1-2]. By using 3D design, we have found that it could help improve the potential transmission, response speed and stability in these VA-FFS LC devices as a result of newly generated electric field profiles in the LC layer and having more “virtual walls” surrounding an LC domain. Recently, we have further investigated the effects of positive and negative LC dielectric anisotropy. We found that positive can have faster response time whereas negative LC can have higher transmission. We also found that negative LC can have a much more complicated switching mechanism and less stable “virtual walls” compared to the positive LC and hence resulted in slower response time. By using our new 3D electrode, we found that it could help bring the response time of negative LC closer to that of positive LC as a result of having more symmetrical electric fields generated. All these new findings and discoveries can help the future development of VR/AR which requires very fast response time of LC and have recently been reported in Optics Express [1].

The concept of “virtual walls” or “self-imposed boundaries” in VA-FFS LC, which is originated from W.K. Choi and S.T. Wu’s US Patent [3], has been actively employed by academics and industries (e.g. JDI and SHARP, Japan) for developing their latest fast-response LC devices for VR/AR technology in recent years [1].

[1] Wing-Kit Choi, Chih-Wei Hsu, Chia Hsiang Tung and Bo-Kai Tseng, “Effects of electrode structure and dielectric anisotropy on the performance of VA-FFS LC mode,” Optics Express, vol.27, No.23, pp.34343-34358, Nov. (2019)

[2] Wing-Kit Choi, Chia-Hsiang Tung and Bo-Kai Tseng, “Fast-Response VA-FFS liquid crystal mode using 3D electrode design,” Display week - SID Digest, vol. 48, Issue 1, pp 1838–1840 (2017)

[3] Wing-Kit Choi and Shin-Tson Wu, “Fast response liquid crystal mode US Patent 7298445 B1 (2007)

Fig. 1. Electrode structure of (a) 2D VA-FFS LC and (b) 3D VA-FFS LC at voltage-on state

Fig. 2. Comparison of turn-on process and top-view profiles between (a) positive and (b) negative LC with 2D and 3D electrode. Note that with negative LC in 2D it takes longer time to turn on (become brighter).

Fig. 3. The LC direction distribution profiles at ON-state for (a) positive and (b) negative LC in 3D electrode design. Circled regions correspond to the disclinations or “virtual walls” regions.

 

Quantitative Blood Flow Imaging with Optical Coherence Tomography Angiography

Professor Hsiang-Chieh Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

台湾大学光电所 李翔杰教授

Optical Coherence Tomography (OCT) provides real-time and cross-sectional images of in vivo tissue architectural information without requiring exogenous contrast agents. Recently, the functional extension of OCT technology has been an emerging research topic, promising to further boost various medical applications with OCT. Particularly, studies have demonstrated the use of either optical micro-angiography (OMAG) or OCT angiography (OCTA) technique to identify the subsurface volumetric microvascular information of the biological tissues in vivo by measuring the variation of the intensity or the phase of the OCT signals between neighboring A-scans or B-scans of the structural OCT images. Due the flowing nature of the red blood cells with the microvascular network, it results in the variations of the OCT signal aforementioned when compared to the static scattering characteristic of the surrounding tissues. When compared to microvascular imaging techniques, for example, fluorescence angiography with the indocyanine green (ICG), OCTA, or OMAG exhibit several advantages, including high imaging contrast, free of exogenous contrast agents, high temporal and spatial imaging resolution. However, it has been challenging to provide blood flow information in the OCTA images.

Therefore, our group has developed and implemented the variable interscan time analysis (VISTA) algorithm to provide the relative blood flow information on the OCTA images generated. Also, in order to perform more comprehensive hemodynamic information of the imaged tissue, we have developed an OCT instrument allowing OCT and OCTA images of the mouse ear skin model with two different A-scan or axial (depth) scan speeds, 100 kHz and 200 kHz. Figure 1 shows the projected en face OCTA images of the mouse ear skin with an effective interscan time of 12.5 milliseconds (ms) and 25 ms by using the swept source laser either with an A-scan rate of 100 kHz or 200 kHz. The longer effective interscan time, the more blood vessels are identified, as marked by orange arrows in Fig. 1(a) and Fig. 1(b). The OCT system with a higher detection sensitivity with a lower speed swept source laser is sensitive to detect tiny signals marked by the red arrows shown in Fig. 1(a) compared with Fig. 1(c). Fig. 1(d) shows a color-coded OCTA image where red and blue color indicates blood flow with a relatively high and slow flow speed, respectively, by using the VISTA algorithm and scanning protocol.

Fig. 1.En face OCTA image of the mouse ear skin with (a) 12.5 ms, (b) 25 ms by 100 kHz swept-source laser, and (c) 12.5 ms by 200 kHz swept-source laser, (d) color-coded OCTA image with 12.5 ms and 25 ms by 200 kHz swept-source laser. Colors in speed: high-speed blood flow, red; intermediate speed blood flow, green, low-speed blood flow, blue. Scale bar: 1 mm

 

     
 
 
论文题目:以化学气相沉积法制备石墨烯与光电组件应用之研究

姓名:程琮钦   指导教授:吴志毅教授

 

摘要

本论文中展示石墨烯转印可视化系统,藉由聚对苯二甲酸乙二酯结合静电吸附层之固定物与石墨烯接触之边界吸附所形成的固定边界条件,可以有效地抑制单层石墨烯在转印工序中于铜湿蚀刻制程里所形成之石墨烯裂缝。同时,此可视化系统可同步观察到无须高分子聚合物辅助之石墨烯转印过程中石墨烯裂缝形成的行为。接着,研究以高温化学气相沉积法制备高质量石墨烯之最佳条件,单层石墨烯最佳生长条件为温度1000 °C,压力1.0 torr以及气体流量分别为甲烷:氢气:氩气=60:90:30。以拉曼光谱系统分析,2D/G强度比可达3倍并且无缺陷之8 cm × 2.5 cm高质量石墨烯。此石墨烯转印后所得之面电阻值与材料穿透率分别为120.4 ohm/sq,97.35%。

最后,将此技术应用于光电组件:1、单层石墨烯为阳极之湿式制程有机发光二极管组件,其光电特性在18V驱动电压下可产生高达亮度6,500 cd/m2。2、将转印后石墨烯制作闸极场效晶体管,室温条件下,可量测到电洞之载子迁移率高达11,000 m2/(V•s)。

 图一、可视化系统观察石墨烯:(a) 铜基板上,(b) 转印制程中,(b.2) 影像加强后图,(c) SiO2基板上

 图二、石墨烯于转印制程中形成之裂缝

 


 
 
 

— 资料提供:影像显示科技知识平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃岩教授、吴昕妤 —

虾眼的散射

某些类型的甲壳动物眼中的超薄反射层,已经被发现是由有机晶体的高度散射的奈米级空心球数组所组成。这些发现(B. A. Palmer et al., Nat. Nanotechnol. 15, 138–144; 2020)可能为新型光子晶体的设计提供灵感。班杰明•帕尔默(Benjamin Palmer)和以色列各机构的同事研究了所谓的中南美白腿虾(Litopenaeus vannamei)的复眼。反射式复眼的横截面示意图(如图一所示),显示了由异黄蝶呤奈米球组成的眼孔(透明灰色),横纹(橙色)和绒毡层反射器(蓝色)。 他们发现,在虾眼后部靠近光子吸收性视网膜细胞的反射层,即绒毡层,是由异黄喋呤晶体的高双折射奈米球排列而成,具有优化的层状结构(如图二所示)和出色的散射强度 。

图一、反射式复眼的横截面示意图

图二、异黄蝶呤奈米颗粒的动态扫描电镜图像

透过穿透电子显微镜和冷冻扫描电子显微镜所获得的图像显示:异黄蝶呤颗粒由许多奈米级的血小板组成,这些奈米级的血小板排列在空心的同心薄片中。血小板是尺寸约50×50×10 奈米的不规则平面多边形,并形成平均直径为330奈米和壳厚度为70奈米的空心球。

生物的异黄蝶呤是双轴晶体,沿a、b和c方向具有三个主要折射率:na = 1.40,nb = 2.02和nc = 1.90。奈米颗粒由单晶异黄蝶呤板组成,各个血小板的a轴从球体表面径向突出,形成球对称的双折射颗粒。结果,异黄蝶呤颗粒表现为面内寻常折射率(no)为1.96(nb和nc的平均值)和面外特殊折射率(ne)为1.40的单轴材料。

使用改良的米氏散射理论计算异黄蝶呤颗粒的后向散射效率,发现双折射奈米粒子的后向散射效率约为有效各向同性材料的后向散射效率的两倍(折射率等于 na,nb和nc的平均值)。最有趣的是,在厚度为70 奈米的情况下,以最少的材料获得了最大的反向散射效率,这相当于实验观察到的壳厚度。该设计被认为可以最大限度地提高虾眼睛的灵敏度和敏锐度。

帕尔默说:「我们的发现为绒毡层的光学功能提供了合理的依据,并为开发以前从未探索过的,由球对称双折射粒子制成的光子材料提供了灵感。」

 

 

参考资料:

[1] Noriaki Horiuchi, “Shrimp eye scattering,” Nature Photonics volume 14, 200 (2020)

https://www.nature.com/articles/s41566-020-0611-3

DOI: 10.1038/ s41566-020-0611-3

[2] Benjamin A. Palmer, Venkata Jayasurya Yallapragada, Nathan Schiffmann, Eyal Merary Wormser, Nadav Elad, Eliahu D. Aflalo, Amir Sagi, Steve Weiner, Lia Addadi, and Dan Oron, “A highly reflective biogenic photonic material from core–shell birefringent nanoparticles,” Nature Nanotechnology 15, 138–144 (2020)

https://www.nature.com/articles/s41565-019-0609-5

DOI: 10.1038/ s41565-019-0609-5

   
 
 
 
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