106期 2015年4月刊
 
 
 
發行人:林恭如所長  編輯委員:吳肇欣教授  主編:林筱文  發行日期:2015.04.30
 
 
 本所黃升龍教授研究團隊創新研發「高速次微米三維斷層掃瞄儀」,於104年4月21日上午舉辦研究成果發表記者會,並以高額技轉金將技術移轉給高階醫療器材廠商,進行後續產品開發及醫療認證,特此恭賀!
記者會新聞稿全文:http://ntuvp.ntu.edu.tw/upload_files/pressconf/31news.pdf
本校網頁報導:
http://ntuvp.ntu.edu.tw/vpforacademic_effort.aspx

 本所吳志毅教授實驗室團隊(參與之博士班學生:林偉翔、羅元彥、程琮欽、徐誠志)與加州理工學院合作,研發成果刊登於Nature Communications期刊,特此恭賀!
文章篇名:Single-step deposition of high-mobility graphene at reduced temperatures
網頁連結:http://www.nature.com/ncomms/2015/150318/ncomms7620/full/ncomms7620.html

本所5月份演講公告:

日期

講者簡介 講題 地點 時間

光電所專題演講

5/1 (Fri) 田仲豪教授
交通大學光電系
數位光學與虹膜辨識技術(Digital Optics and Iris Recognition 博理館
101演講廳
16:30~18:00
5/8 (Fri) 謝達斌教授
成功大學口腔醫學研究所
待訂 博理館
101演講廳
16:30~18:00
5/15 (Fri) 羅大鈞副總經理
台灣是德科技股份有限公司
待訂 博理館
101演講廳
16:30~18:00
5/29 (Fri) 張煥正博士
中央研究院原子與分子科學研究所
Fluorescence Imaging and Quantum Sensing Using Nitrogen-Vacancy Centers in Nanodiamonds 博理館
113演講廳
16:30~18:00

 

 

 

 
 
3月份「光電所專題演講」花絮(花絮整理:姚力琪)
時間: 104年3月6日(星期五)下午4點30分
講者: 賴暎杰教授(交通大學光電系)
講題: 鎖模光纖雷射科技(Mode-locked Fiber Laser Science and Technology)
  賴暎杰教授於3月6日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。賴教授本次演講題目為「鎖模光纖雷射科技」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

賴暎杰教授(右)與本所所長林恭如教授(左)合影

 

時間: 104年3月13日(星期五)下午4點30分
講者: 李嗣涔教授(臺灣大學電機系)
講題: 信息醫學—X信息的發現
  本所於3月13日(星期五)邀請到本校前校長李嗣涔教授針對「信息醫學—X信息的發現」發表演說。李教授演說內容豐富精彩,本所教師及學生皆熱烈參與演講活動。李教授與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

李嗣涔教授(右)與本所所長林恭如教授(左)合影

 

時間: 104年3月20日(星期五)下午2點30分
講者: Prof. Victor Yang(Division of Neurosurgery, Dept. Surgery, University of Toronto, Canada)
講題: Split spectrum Doppler OCT imaging - potential for endovascular neurosurgical imaging
  Prof. Victor Yang於3月20日(星期五)蒞臨本所訪問,並於博理館101演講廳發表演說。Prof. Yang本次演講題目為「Split spectrum Doppler OCT imaging - potential for endovascular neurosurgical imaging」。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

Prof. Victor Yang(右)與本場演講主持人楊志忠教授(左)合影

 

時間: 104年3月20日(星期五)下午4點30分
講者: 林清富教授(臺灣大學光電所)
講題: 環保和健康維護的光電科技Photonics for Environment and Health Protection
  本次演講特別邀請本所林清富教授與同學暢談環保和健康維護的光電科技。林教授以筆名沐林發表多本著作,寫作包括報紙專欄、小品文、短篇小說、童話故事。本所教師及學生皆熱烈參與演講活動,演說內容豐富精彩,與現場同學互動佳,師生皆獲益良多。
 

林清富教授(左)與本場演講主持人孫啟光教授(右)合影

 

時間: 104年3月27日(星期五)下午4點30分
講者: 黃得瑞教授(東華大學光電工程學系)
講題: 太陽能電池的發展思考與契機(Potential Opportunities and Development Strategies of Solar Cells)
  本所於3月27日(星期五)邀請黃得瑞教授於博理館101演講廳發表演說。本次演說吸引本所教師及學生熱烈參與。黃教授本次講題為「太陽能電池的發展思考與契機」,演說內容豐富精彩,師生皆獲益良多。
 

黃得瑞教授(右)與本場演講主持人孫啟光教授(左)合影

 

 

 
 
     
 

光電所參與歐盟 European Master of Science in Photonics (EMSP) 碩士雙學位計畫  系列報導 ~

【之五】

撰文:光電所碩士班學生李偉任

雖說EMSP對於語言已有要求門檻,但是一到了歐洲還是需要蠻長一段時間適應。一開始在聖安,雖然周遭環境都是英文,但難懂的英國腔,或是說蘇格蘭腔,以及很多英式用詞,讓我花了不少時間才理解並跟上在聖安的步調。此外,學校也有來自世界各地的國際學生,因此各地的英文口音也是很多元,其實還蠻有趣的。第一學期在聖安,我想進步最神速的應該就是聽力了吧,已可以適應各種口音,閱讀與寫作在上課、作業中也逐漸都有精進;口說的部份就要靠個人造化了,多練習才會有進步,當然要在大家面前用英文暢談或表達自己意見的時候真的需要一股勇氣,剛開始講的時候雖然常常會卡詞或是講到一半不知所云,不過大部分的同學都很願意聽你說話,畢竟很多人的母語也不是英文。我覺得英文口語能力是循序漸進的,剛開始要求能夠成功地把自己的意思傳達給對方即可,雖然可能文法有錯或是用詞不太適當,之後漸漸地當自己可以流暢地用英文談話時再來思考並調整一下文法。久而久之,口說就會有明顯的改善,此外還可以學他們用一些流行用詞,讓自己更融入他們!除了平常與朋友聊天相處中可以練習英文之外,學校的語言中心也有提供免費的諮詢與線上課程給國際生們使用。另外系上的專業課程中,也有安排上台報告,這些都是很好的練習機會。

過了一個學期之後,便來到比利時布魯塞爾,整個情況又不太一樣了。布魯塞爾是座雙語城市,法語與荷語,不過大部分的居民都說法語為主,而我是在荷語的布魯塞爾自由大學內做研究,EMSP學程則為英文,所以一開始頗混亂,常常在這三個語言之間轉換。正因為語言不通,所以一開始也出了很多糗,當然也常常遭受店員們的冷落。所以若是會一些基礎的法語或荷語的話,會更容易適應在比利時的生活。語言的問題除了購物之外,租屋的契約、到市政中心註冊的程序等等都需要使用到荷、法語。我大概花了一個月的時間才漸漸可以聽懂商店店員的法語用詞,也慢慢地習慣這個語言不通的陌生環境。

在校園中,用英文溝通其實就很足夠了,不過要是你突然從口中說出荷語或法語的話,除了可以讓他們驚訝之外,也可以拉近跟外國人之間的距離。所以奉勸之後要申請至EMSP修業的學弟妹們,可以提前先學一些歐洲語言,例如法語、荷語、德語等,會有很大的幫助!

另外,語言是雙向的,也有很多外國人對中文非常感興趣,這也常常成為聊天的話題,當他們學了一些簡單的問候,就會常常聽到他們在你面前練習,聽外國人講中文真的非常好玩。【精彩內容,下期待續~】

在義大利旅行途中認識的巴西女孩與義大利警察。母語都不是英文的我們一整天下來都用英文溝通,也一起在威尼斯玩了一整天!

 

撰文:光電所碩士班學生陳井一

無論在蘇格蘭聖安還是在比利時根特的時候,主要溝通的語言還是以英文為主。要用英文溝通對長期以中文做為母語的我們來說,一開始的確很不容易。主要問題還是來自於對口說英語的信心。我們會擔心說得不流利,讓對方聽得霧煞煞而止步,但其實並不然。只要你敢開口講,對方還是很願意聆聽的。

在聖安用英文溝通是沒問題的,畢竟當地語言就是英文。但其實個人覺得比較困擾的是當地英文的口音,英格蘭人和其他歐洲朋友的口音還算能掌握,只要用心聽還是能聽懂。但蘇格蘭人的口音就很難聽懂了,尤其是在市集遇到老一輩的蘇格蘭人,他們有很重的蘇格蘭腔英文,聽起來實在讓人摸不著頭緒。授課的教授除了當地,也有些來自印度、西班牙、義大利等國家。剛開始的時候聽力不好,會聽得很吃力,但上了一兩個星期就稍微能掌握了,很快就能跟上了。

在比利時雖然當地語言是荷語和法語,但根特算是一座大學城,用英文溝通是沒問題的。不過比起在英國還是稍微困擾一點,年輕一輩英文很好,但比較老一輩或到了比較偏遠的小城市,遇到的人們就不太會講英文。儘管如此,透過用手勢或找個朋友幫忙翻譯,還是能進行溝通。平時實驗室同學聚在一起用餐,大家其實還是習慣用當地語言互相聊天,有時為了配合我們才改用英文,所以其實若懂得一些荷蘭語和法語或許能更容易融入。

在歐洲這趟旅途,英文能力還是很重要的。基本的英文能力在溝通方面或許足夠,但要用在討論和寫作論文方面,還是需要自行加強進修。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生林詩穎

在啟程前往英國前,一度很擔心自己的語言能力和不熟悉的英國腔,畢竟臺灣的學習都是偏向美式英文。不過到了University of St. Andrews後即發現它是一個相當國際化的學校,學生來自世界各地,在上課同學中,英國人反而是少數呢!授課教授亦是來自四面八方,不過也因此有點難以適應各式各地的腔調。在學習上,大部分的教授都會反覆解釋重要的觀念,只是相對而言,我們需要較為專注、花較多的時間複習。在整個學習的過程中,難免也會因為自己語言能力不足而感到沮喪,特別是在撰寫報告和口頭報告上,很難像國外學生一樣自在、幽默,也需要花較多時間、精力準備,但藉由這些機會,也可以見識到他人的優缺點和獲得難得的練習機會。在和同學相處上,難免會受限於語言,有時候總覺得詞不達意,或是擔心自己的措辭不妥,不過大部分不會有太大的問題。這些語言上的不同,有時候也帶來許多樂趣,來自不同國家的大家都會相互學習簡單的幾個單字,相互嬉鬧、玩笑。

離開蘇格蘭後,來到以法、荷文為主的比利時,語言才真正成為了問題。記得初到比利時,火車站列的時刻表和標示不外乎是法文和荷文,遇上和英文幾分相像的單字,偶而能猜出幾分意思,但對於其他陌生又落落長的單字,我們就如同文盲一般。經過幾番波折,終於到達租屋的土耳其區,那裏幾乎是英文不通的世界,晚餐只能胡亂瞎點,就連男廁女廁都傻傻分不清((Heren/ Dames),實在很難想像接下來該如何在那裏生活一個學期。慶幸的是,根特大學是一個大學城,在學校附近的商家、學生都有基本的英語能力,因此在生活上也便利許多。在實驗室同學中,大部分都是當地比利時學生,幾乎大家都能說三、四種語言(法、荷、英、德),著實令人羨慕。由於對荷、法語一竅不通,和同學、學長姐、教授溝通仍然都用英文,而在定期開會報告上,大家也都會用英文討論,因此也不需要擔心。另外,在論文的部分則是兩者皆可,因此會看到某些論文及口試都是以荷文呈現的。一開始身處於一個語言完全陌生的城市,走在路上,四周充斥著無法理解的語言,感覺像是和這個世界隔離,然而,久而久之,也能大概認識幾個生活用語、簡單字彙,慢慢融入陌生又熟悉的荷語世界。在外語國家生活了一年,生活中處處都是練習的機會,對於英文能力必然能有所進步,更難得的是能聽見、認識更多種的語言和文字,這樣的交流更顯得珍貴。【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生曾千芳

在這短短的一年留學期間,其實會有蠻大的心境轉折。時間上雖然不長,不過卻有很多體驗是以前從來沒有過的,在短時間內一次經歷,有時會感到應接不暇。有點像是把很多不一樣的人生經驗濃縮在一年內體現的感覺,有許多要克服的挑戰。前面在聖安上課的生活,會遇到的困難比較偏向必須要習慣歐洲的教學方式和調整自己一貫的學習方法,對我而言挑戰比較多集中於課業上,由於功課忙碌的關係,也比較沒有社交方面的問題。但是下半年的瑞士研究生活,卻有更多是生活方面的挑戰。不管是食衣住行、社交人際、語言能力跟研究專業,都有不同的新挑戰。在瑞士的生活至今難忘,在那裡總是一邊生活,一邊努力學著如何生活。

第一個來到瑞士的挑戰其實就是居住的問題。瑞士的租房有許多嚴格的規定,比如說很多必須要有瑞士保證人,並且在瑞士必須有戶頭和財力證明。另外,身為一個全歐洲生活所得最高的國家,物價和房租也是相對較高的,如果是靠近學校或是Metro站的話,雅房月租都要七、八百瑞郎左右,而且很多在地人跟你搶,很難搶到好的。那時候問過臺灣同學會的同學,他們都說要在瑞士找到適當的房子,平均統計要兩個月。一開始我暫時住在短租,白天去研究室,同時晚上找房子。每周繳高價房租,大概一兩周就會覺得不勝負荷,所以我後來搬離短租,轉而住進青年旅館。青年旅館大約一晚四、五十瑞郎,六個人一間的上下舖,斷斷續續住了快一個月。在這期間,來來去去的旅人,龍蛇雜處,財物要非常小心保管。由於洛桑位於法語區,學校以外基本上是不太說英文的,這裡的英文並不普及。因為這樣的關係,找房子更加困難,那時候拜託學校學生住宿組幫忙,他們有些顧問,可以幫助你和房東溝通。對於語言不通人生地不熟的學生,求助學校是個很好的方式。大概一個月後我找到了一層五人住的雅房,和另外四個大學男生一起住,由於是二房東轉租,是少數不需要瑞士保證人的選擇,所以快就簽下了。不過後來發現他們常在家裡抽大麻,而我不太習慣那個味道,所以向學校申請候補宿舍。最後終於在來瑞士的兩個多月後搬進了學校宿舍,賠了一個月違約金。

搬進宿舍以後,也許是心定了下來,生活上漸入佳境。也許本身就是慢熱性格加上語言和文化上的差異,一開始難融入實驗室,也很懶得交際。我們實驗室二十幾個人,只有我是東方人,一開始難免感到格格不入。不過後來參加幾次實驗室聚會,和實驗室的人約去滑雪以後,就開始變得熟悉,其實大家都年紀相仿,只要有心還是可以交到很好的朋友。心境上的調適,是把交朋友從一種困難的交際應酬,變成一種生活調劑,有了朋友以後,生活會變得很不相同。先從實驗室的朋友開始,再進而認識其他實驗室的朋友。一起參加音樂會,工作結束一起去bar喝點小酒或是咖啡,一起看世足杯或是週末一起開車去旅行。在人生地不熟的地方,生活能因為朋友而豐富。其實很多人到了新環境,還是習慣說中文,或是和臺灣同學在一起。雖然這樣也是一種選擇,但對我而言,出國很大一部分是體驗異國文化,和不同種族的人交流,了解彼此的生活方式和民情,在短短的一年生活裡,不想失去這樣的珍貴機會。而我覺得交朋友所需具備的條件,大概就是語言能力和肯踏出舒適圈的勇氣。現在想起瑞士的生活其實還懷念的。

課業和研究方面的挑戰,其實主要是自主能力和勇於提問這兩方面。我的論文題目其實一開始就明確的。稍稍了解要做的事情以後,就開始大量閱讀論文和paper。聽其他在洛桑聯邦理工的同學描述,他們的經驗都和我雷同,指導教授和supervisor不會明確給你進度,而是你必須自己思考下一步要怎麼走。不過每周都有一次的group meeting,每個人大約一個月會輪到一次一小時的報告。我把每次的報告看得很重要,因為這是一個在大家前面報告的機會,指導教授和實驗室前輩都會給予方向和指導,同時訓練表達能力,對於之後的口試很有幫助。也許是和我們實驗室的氣氛有很大的關係,大家都樂於互相幫助,有一些實驗的問題,藉由和supervisor約時間討論,軟體部分則是請教實驗室專業的博後,通常都能得到很好的幫助和解答。一邊學習一邊研究,對我來說是很好的研究環境。時間規劃是重要的一環,隨時掌握自己的實驗進度,及早開始著手論文的撰寫很重要。畢竟短短半年包括適應環境、學習新技術、閱讀文獻和規劃實驗、得到成果並撰寫及修改論文,時間上其實吃緊的。由於實驗設備需要和別人共用,我一開始沒辦法先做實驗,而多在先跑模擬軟體,最後三個月實驗進度吃緊,常常會工作到十點、十一點才做完預期進度。還好後來順利完成,也有時間二修論文。值得一提的是,相較於以前研究室彈性的工作時間,在這裡我們 都準時在九點到九點半以前到達實驗室。可能是這邊的博士生角色相較於亞洲,比較像工作而非學生。

對於生活方面,最後一點要講的是生活哲學。國外生活雖然歡樂的時光很多,但相對獨自一人的時刻也是很長的。孤獨感在生活相對挫折的時候會被放大,而這種時候常常並不是誰在身邊可以幫忙解決的。低潮或無力感,必須給自己時間,透過各種方式自己走出來。對我來說,這一年是個學會和自己相處、了解自己的過程。現在的我能自得其樂,更加享受獨處的時光,這是這一年留學帶給我的珍貴禮物。在國外生活的時候,也常常會驚訝地發現自己原來會有這樣的一面,是以前在臺灣所沒有的,是很不錯的自我開發過程。想要知道自己還有什麼可能的話,這真的是一個很適合的program。【精彩內容,下期待續~】

 

 

 

 
     
 
 
The application of Plasmonic infrared thermal emitters in cancer therapy

Professor Si-Chen Lee

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 李嗣涔教授

Infrared technologies have wide applications in silicon photonics, biotechnology, cancer therapy, night vision, communication and environmental protection. We developed narrow bandwidth plasmonic and waveguide thermal emitters achieved by Au/SiO2/Au tri-layer structures. Manipulate the blackbody radiation spectra of the heated device to obtain a narrow bandwidth infrared light source by controlling the period or metal width of top metallic layer to select emission wavelength. Fig. 1(a) shows a typical metal-dielectric-metal structure. There are two major kinds of infrared thermal emitters, including plasmonic thermal emitter (PTE) and waveguide thermal emitter (WTE). The thermal emission spectra of PTE and WTE are shown in Fig.1(c)-(d), respectively. Furthermore, we demonstrate dual-wavelength LSP thermal emitters by using double tri-layer Au/SiO2/Au structures with different SiO2 thickness, as shown in Fig.1 (e). Fig. 1(f) shows the waveguide type dual-wavelength thermal emitters. We use a metallic grating embedded in the central dielectric layer of a waveguide thermal emitter as a beam splitter, dividing the device into two waveguide structures for TE and TM polarizations. We can use a polarizer to select the wavelength we need. Fig.2 shows the effect of MIR exposure on the actin filaments and focal adhesions of MDA-MB-231 breast cancer cells. We found that mid-infrared (3~5 μm region) exposure inhibited breast cancer cell proliferation, induced morphological changes by altering the cellular distribution of cytoskeletal components, as shown in Fig. 2(a)-(b). It has potential to be used in the breast cancer therapy in the future.

 

Fig. 1 (a) The scheme of MIM structure. (b) Dispersion diagram of PTE with SP and LSP modes. (c)(d) is the emission spectra of PTE and WTE. The emission spectra of (e) dual-wavelength LSP thermal emitters by using double tri-layer Au/SiO2/Au structures with different SiO2 thickness and (f) the waveguide type dual-wavelength thermal emitters with different polarizations.

Fig. 2. (a) Three breast cancer cells. (b) Effect of MIR exposure on the actin filaments and focal adhesions of MDA-MB-231 cells.

 

 

Extending resonant wavelengths of contour bowtie nano-antennas with fixed footprint size

Professor Hung-chun Chang

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 張宏鈞教授

Properly designed plasmonic bowtie antennas (BAs) are known to produce “hot spots” in the antenna gap and have been extensively investigated in the visible and infrared wavelength range both theoretically and experimentally. The dependence of the field enhancement and confinement in the gap and the resonant wavelength, λres, on various parameters of the BA geometry has been widely studied. It has been known that λres is proportional to the antenna length. Several designs have been proposed to redshift the resonance of the nano-antenna over a wide wavelength range while maintaining the antenna size the same. A simple one proposed by Sederberg et al. [Opt. Express 19, 15532 (2011)] is contour bowtie antennas (CBAs) involving air holes with the antenna response tuned by varying the contour thickness. Fig. 1(a) depicts the three-dimensional (3D) structure of an isolated gold BA under a plane-wave illumination from the air side and Fig. 1(b) shows the gold contour of the CBA. In recent research, we have proposed a modified CBA (MCBA) structure, as shown in Fig. 1(c) to further red-shift the spectral response under the same CBA footprint size.

With our in-house developed 3D finite-difference time-domain (FDTD) method, we first simulated and compared the spectra of the conventional solid BA, the CBA, and our proposed MCBA. Referring to Figs. 1(a)–1(c), the gap area is 30 nm x 30 nm, the gold film thickness is d = 36 nm, the contour width is t = 30 nm, the relative permittivity of the silica substrate is 2.25, and the dielectric function of gold is described by the Drude model with ε = 1, ωp = 11500 (THz), and γp = 92 (THz). Figure 1(d) shows the gap enhancement factor versus the wavelength for the solid BA (θ = 90°), the CBA (θ = 90°), and the MCBA with different flare angles θ from 110° to 170° with 20° increment. The original resonance of the solid BA occurs at λres = 1.34 μm, and its corresponding electric field enhancement in the gap is 22.5. For the CBA, λres redshifts to 2.22 μm and the field enhancement increases to 37.7. For the MCBA, a further redshift trend occurs with increasing θ. The resonance reaches to 2.66 μm as θ = 170°, and its corresponding field enhancement is 31.4, which is still better than that of BA. We are working on extending the resonant paths by utilizing the hollow spaces of the MCBA to further broaden the resonant spectral range under the same antenna footprint size. (Hui-Hsin Hsiao, Shian-Min Chiou, Yu-Ping Chang, and Hung-chun Chang, to appear in META’15 Abstracts.)

Figure 1 (a) The 3D structure of an isolated BA under a plane-wave illumination from the air side. (b) The schematic view of the BA. (b) That of the CBA. (c) That of the MCBA. (d) Gap enhancement spectra for the BA, the CBA (θ = 90°), and the MCBA (θ = 110°, 130°, 150°, 170°).

     
 
 
論文題目:用奈米結構擷取太陽能

姓名:林晉安   指導教授:何志浩教授

 

摘要

我們利用水熱法成長氧化鋅奈米線在市售五吋單晶矽太陽能電池上。氧化鋅奈米線/氮化矽抗反射層/坑洞,我們使用奈米球製作奈米柱與奈米牆複合結構作為抗污封裝玻璃,如圖一所示,經過六星期的戶外測試,電池可以維持98.8%原本的效率。如圖二,我們利用硒化銅銦鎵量子點設計梯流效應降低染料敏化太陽能電池的暗電流,使電池電流提升,最後我們利用氮參雜的石墨烯白金作為背電極,其梯流效應,高催化特性及高反射率使得染料敏化太陽能電池的光電轉換效率得到提升。

圖一

圖二

 

 

論文題目:介面敏感之金屬氧化物奈米元件

姓名:喬斯 (Jose Ramon Duran Retamal)   指導教授:何志浩教授


摘要

此論文主要研究氧化鋅的能帶彎曲(surface band bending)與半徑的關係,如圖一所示,藉由縮小氧化鋅奈米線的直徑,所增加的表面位壘可以完全空乏奈米線,進而縮小光放鬆的時間。此外,藉由加熱鍍有金奈米粒子的氧化鎳/氧化鋅使得光響應增加到3×108,這是由於氧離子的吸附所造成。再者,如圖二,使用紫外光照射3D憶組式記憶體也觀察到有類似的現象。以上這些實驗,再次證明表面效應與元件表現是有非常密不可分的關係。

圖一

圖二

 

 
 
 

— 資料提供:影像顯示科技知識平台 (DTKP, Display Technology Knowledge Platform) —

— 整理:林晃巖教授、廖瑋珅 —

光驅動分子馬達

光動力單向分子運動(light-powered unidirectional molecular motion)的展示說明一個人造奈米級馬達及幫浦(pumps)的新種類,可能在不久的將來實現。Giulio Ragazzon和其在義大利波隆那(Bolongna)大學光化學奈米科學實驗室之同事報告說明:如何使得一個分子軸(axle)能藉由紫外光照射來移動通過一個巨環(macrocycle ‘ring’)。(Nature Nanotech. http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2014.260; 2014)

軸是由三個部分所組成:一個光控分子(photoswitchable)E-偶氮苯(azobenzene)單位在尾端(圖1b,綠色/紅色結構的部分),一個中央氨(ammonium)識別點(圖1b,紫色),最後一個被動的甲基環戊(passive methylcylopentyl)偽塞子(pseudo-stopper)在前端(圖1b,白球部分)。巨環(圖1b,粉紅色)由二萘冠醚(2,3-dinaphtho[24]crown-8 ether 124)組成。用適當的照明,光致異構化(photoisomerization)反應被觸發,光控分子軸尾端從E-2+組態(圖1b,綠色)改變成彎曲的E-2+態(圖1b,紅色)且軸會相對於環作移動。

 

圖1、系統設計與操作。a. 巨環1、非對稱軸E-2+和Z-2+和對稱模型軸3+和EE-4+之結構式。b. 光觸發環狀及軸的相對單向轉換示意圖。c. 所存在能態之簡化位能曲線圖,說明能量障蔽(energy barriers)和井(wells)如何週期調變至可以產生方向性和重複的運動。

用365奈米的光照射,E到Z態的轉換被估計在96%;且實驗測試指出5分鐘內的照射期間就會發生完全轉換。當軸的E-2+ 和Z-2+態有不同的吸收和發光頻譜,其運動就能藉由監視時間相依的輻射改變而觀察。研究團隊報告指出,此效應是可逆的,因為E-和Z-偶氮苯擁有部分重疊的吸收頻譜,所以相同的光也能觸發狀態變回初始的E-2+

模擬顯示約需要吸收430個365奈米波段的光子來完成一個運動循環。此循環被預期擁有高強度的抗疲乏能力,且使用一系列閃光(flashers)照射,研究團隊指出如此一來有可能會產生有方向且有重複性的運動。

這類型光驅動組件(assembly)被設定在未來可能被使用在創造微型分子幫浦(miniature molecular pumps)以產生跨越薄膜(membranes)的濃度梯度(concentration gradient)。此團隊目前正在研發更複雜的三維組件系統設計。

 

參考資料:

1. Oliver Graydon, Photoisomerizaton: Molecular motors driven by light, Nature Photonics 9, 13 (2015)

doi:10.1038/nphoton.2014.312

http://www.nature.com/nphoton/journal/v9/n1/full/nphoton.2014.312.html

2. Giulio Ragazzon, Massimo Baroncini, Serena Silvi, Margherita Venturi and Alberto Credi*, Light-powered autonomous and directional molecular motion of a dissipative self-assembling system, Nature Nanotechnology 10, 70–75 (2015)

doi:10.1038/nnano.2014.260

http://www.nature.com/nnano/journal/v10/n1/full/nnano.2014.260.html

   
 
 
 
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