第119期 2016年6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:2016.06.30
 
 

~ 2016 光電盃球類競賽  花絮報導 ~

(時間:105年5月29日;地點:台科大室內體育館

花絮整理:所學會會長黃郁庭

光電所的同學除了學習優秀、研究認真、做人誠懇踏實外,在體育方面也表現得可圈可點,許多人脫下實驗袍後就變成了運動健將,在各個運動領域獨領風騷。因此所學會決定辦一場球類競賽讓大家彼此切磋,為我們研究所的夏天留下美好精采的回憶,以後老了還能拿來佐茶,與兒孫分享。

當天是個非常晴朗的好天氣,氣溫來到了30度以上,我們選擇在台科大的室內體育館舉辦籃球大賽與羽球大賽,雖然沒有冷氣、籃球場也沒有罰球線與三分球線,但所學會優秀的幹部們一一解決了許多突發的狀況,也讓整天的活動都非常順利圓滿。

首先打頭陣的是羽球的團體組比賽,我們可以發現有幾位校隊的人潛藏在光電所裡,高手之間的對決非常刺激緊張,讓現場氣氛提升到最高點;而輕鬆歡樂的對打也是有趣,可以看到參賽者們非常投入於享受這場比賽,不為輸贏,只為心情的舒暢。最後是由「學姐說的隊」隊伍取勝,他們以精湛優秀的球技,漂亮地取得勝利,可見大家要多聽庭安學姊的話。優勝隊伍除了一人一面獎牌外,更可獲得專業的羽球數筒,滿足大家盡情打羽球的需求。

「贏我就不隊」隊伍成員

冠軍隊伍「學姐說的隊」

前前前會長陳奕均

參賽同學黃國祐

接著,便開始進行刺激的籃球三對三鬥牛大賽,總共有九組隊伍共襄盛舉,每隊在練習時間皆透露著殺氣與絕不放棄的毅力和勇氣,從他們的眼神中可觀望出對勝利的渴求,也是對自我實踐的期許。許多人從小就開始練習、上大學後加入系籃、研究所後參與所籃,他們對籃球的熱情十分旺盛、不曾熄滅,因此籃球不但是興趣,也代表著他們青春的回憶。如今,在光電盃這個場合,他們將大顯身手,使出渾身解數來打敗對手,奪得冠軍。

經過了兩個小時的纏鬥,最後冠軍為「306B」隊伍,他們有精湛厲害的球技、合作無間的隊友,還有百發百中的神射手,這個獎非常實至名歸,而獎品則是每人一顆專業籃球,讓他們做研究之餘,也能多多運動、磨練球技。

比賽實況

比賽實況

賽程表

冠軍隊伍「306B」

接下來為娛樂性質較高的罰球大賽與三分球大賽,罰球大賽的冠軍林弘文同學出自於鬥牛大賽的隊伍,先以滿分5球全進進入決賽,接著再以10進9的驚人成績獲勝。而三分球大賽時,林弘文同學也進入決賽,不過最後以一分之差輸給學姊趙鎮瑤同學,學姊在鬥牛大賽的表現也是不俗,實為女中豪傑。

光電盃於是在眾人心滿意足的表情下結束了。感謝今天來共襄盛舉的同學們,也感謝所辦公室力琪姐對我們的幫助,也要感謝所學會的成員從最初的籌畫、到最末的留下來場地復原與歸還器材,這是一個很棒的活動,我深深以我們為榮。

 
 
 
     

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 ~

【之六】

撰文:光電所碩士班學生許喬為

隨著網路時代的來臨,學習已經無國界,只要有心其實想讀書獲得專業知識,多多問Ms. Google、利用線上學習網站也可以獲得全球的知識。然而,出國留學的風氣從來沒有退燒過。因為出國留學所帶來的不只是知識的增長而已,還有不同國家文化、語言、思想方面等博雅教育上差異的衝擊。

我在英國修了四個月的課,在比利時做半年的碩士研究,畢業後花一個月遊歷歐洲七個國家,去過西歐、北歐、南歐也去過伊斯蘭國家,以及參加創業競賽、駭客松(Hackathon)。最後還花了半年與來自五個不同國家、不同年齡層的外國人們嘗試創業。這些經驗讓我與各式各樣的外國人在學校、日常生活、旅遊、新創界等不同環境上有許多交流,而跟外國人相處得到的收穫遠比我在專業知識的增長來得更加寶貴!

常常有人會問我是不是在外國很爽?有交到很多不同國家的朋友吧?感覺我一天到晚都在玩?說實話,生活確實是很多采多姿,但要說輕鬆還談不上。試想離開熟悉的家園、十幾年的母語環境能有多輕鬆呢?尤其大部分人都忽略語言障礙帶來的困擾多大,只有等你真正出國才會發現語言在日常生活、社交生活、學校生活各方面都扮演重要角色。其中留學生最常遇到的問題就是社交相處交流方面,尤其我們臺灣人普遍較內斂害羞,怕丟臉放不開,相較大陸人大方、敢說的態度實為劣勢。

大家如果無法想像國外社交生活是怎樣,可以回想一下在臺灣的外國人!他們有些在臺灣是一直格格不入無法融入環境、只會待在自己的舒適圈(如同國籍的圈子內),有些則是會喜歡與在地人或不同國家的人交流。而我身為一個在西方國家讀書的臺灣人,如果不是很友善、熱情的外國人,通常你不主動去敞開心胸跟他們交流,是不會有人理你的,甚至有時候必須很積極,否則社交圈也會只是侷限於一小圈的舒適圈而已。

還記得當初出國前我就對自己的留學一年定下目標:我要踏出舒適圈,盡量跟外國人交流!成為一個文化豐富度高的社交狂!

現在我很慶幸自己當初有下定決心,我在出國的一年半期間交到很多不同國家、各式各樣的朋友,也結交到有很深交情的朋友。在英國看到歐洲同學對於專業知識培養、生活學習、博雅教育、互相尊重態度的重視。在比利時的實驗室則看到教授對學生嚴格又尊重的態度。我從要好的菲律賓室友認識到東南亞人的風趣、隨和!在我的英國好友身上學到對於平時社交、餐桌、相處上的禮儀,以及他們對於個人尊重近乎苛求的態度。從我的法國創業夥伴們身上,看到他們對於選擇創業人生的一股浪漫。在我的中國朋友身上則學到兩岸文化相近及相異之處。

還記得當時我們見面第一句話都會是「Bonjour!(臉頰碰臉頰:法式打招呼)很久不見了,Ciao,這個禮拜過得還好吧?」,不管認識多熟了,他們都還是對於社交很重視,而很少像美國人或我們臺灣人一樣耍酷,這是出自於他們對於每個人的尊重。

去酒吧喝酒乾杯時要互相對到眼;吃飯一定要交談不能讓談話間斷,而且最好不要用手機,跟朋友吃飯不要只顧著吃飯,重點是社交不是填飽肚子;而跟一群朋友見面時,要不嫌麻煩的跟“每位”朋友都來個法式打招呼或是握手致意、寒暄一下。這是他們從小受到的教育。

有曾待過臺灣的歐洲朋友跟我說過,跟臺灣人吃飯的時候有時候很痛苦,因為大家都不太會說話,只顧吃著自己的餐點,但在他的國家英國,一起吃飯是件“很吵雜的社交活動”,就算不嘰哩咕嚕地講話,也會不時交談,但臺灣人常常吃完一頓飯後才發現只講了「要吃什麼?還不錯...(玩手機)吃完了走吧!」。

這些都看得出來他們人與人之間的溝通很講求尊重、禮貌,他們跟你談話、敬酒都是眼盯眼地彷彿在說:現在這個時刻我就是在跟你對話、跟你相處聊天、跟你喝酒,這也是我相對於美式文化更喜歡歐洲文化的部分。

學習他們的文化讓我認識到社交的重要性,更懂得什麼叫做尊重,讓我變成更成熟的個體,是我在歐洲留學的期間學到最寶貴的一課了!【精彩內容,下期待續~】

 

撰文:光電所碩士班學生陳帛鈞

和朋友的相處一直以來都是一件很重要的事情。在這一年裡面,除了同輩的朋友之外,連和教授或長輩的相處也比較像朋友,相近於我們說的「亦師亦友」的關係。還記得有一次我有幾位朋友來拜訪,突然出現在聖安物理系館裡面來個相見歡,當時就想來張歡樂的大合照,於是其中一個朋友隨便抓了剛好經過的一位先生來幫我們拍照,就在我轉頭之餘才驚覺:「呃?這位先生是我們教授耶!」,剛上完他的課,現在突然請正匆匆經過走廊的他來幫忙拍照,我有點尷尬地跟教授打了聲招呼。他幫我們拍了好幾張合照之後,還我手機,然後要我確認成品,看是否需要再拍一次,我一開始連看都沒看就回答OK,心想一定沒問題。他反而很認真地回我,"How do you know if you don't check?",於是我仔細檢閱了一下,發現真的不錯後,才趕緊道謝(合照如下圖)。雖然這只是微不足道的小舉動,但被這位老師詢問的當下,我也有所反思,自己可能在很多事情上缺乏了實事求是的態度,尤其這樣的態度在研究上更是需要特別注意。當下除了有點不好意思之外,也感覺到這位教授間接地幫我上了一課。

和這位老師的討論,也出現在聖安的實驗課上,有時他會出現在實驗桌旁邊,開始問你實驗的很多細節,例如:「你怎麼確定你架設的光路是精準的?」、「你得到的power對非線性晶體的旋轉角度關係圖合乎理論嗎?」,雖然只是路過時拋下的小問題,但都讓我得以質疑並重新檢視理論架構等等。我所說的這位老師來自義大利,名字是Andrea,中文翻譯是安德烈,一般通常是女生的名字,但在義大利文裡面男生也有用這個名字,他也跟我聊到有時候打電話來的人會很驚訝接起來竟然是一個男人的聲音。其實我跟喬為、筠婷都覺得他有明星臉,三人開會討論後一致同意以後簡稱這位老師為小羅勃道尼(鋼鐵人)。他是我們EMSP計畫在St. Andrews的總聯絡教授,也幫我們選課,並教授一堂Research Skill的課。

在蘇格蘭的這一學期中,班上的同學除了EMSP計畫之外,也包含其他不同的光電學程POED和EngD,因此除了我們六個這屆EMSP的同學之外,還結識到一些來自不同國家的同學,除了英國人之外,另外還有比利時人、美國人、德國人、一位中文講得很好且在上海工作過的波蘭人、一個很友善的中國小哥、我這輩子的第一個希臘朋友和第一個立陶宛朋友等等。在這些同學裡面,有兩位是我的室友,室友和我的交集相對高出很多,早上一起帶著惺忪的睡眼走過長長麥田中的小徑到系館上課,課堂間的空檔又一起走回來煮個飯,晚上在廚房裡面一邊煮飯、一邊喝啤酒、一邊聊天。我還記得有一個禮拜五的晚上,我跟那位蘇格蘭的室友聊了三、四個小時,他中學時期曾經住在天母好幾年,大學回到英國之後,變得有點不知道怎麼融入這個環境,因為從小他就跟著父母的工作到處在不同國家居住、長大。這真的很巧,怎麼來到遙遠的蘇格蘭,還會遇到這樣一個「臺北人」!在蘇格蘭的生活中,除了有緊鑼密鼓的課程要適應,還有生活中面臨的一大挑戰—自己煮飯。我當初住的宿舍是傳說英國的最高級宿舍之一,在網路上也是小有名氣的「David Russell Apartment (DRA)」,在抽不到便宜一點的宿舍,也找不到合適租屋的情形之下,這裡一個月近三萬塊的宿舍房租所享受到的高級設備,與英國的租房情形相比,算是還不錯了啦!倫敦一個月簡單的小套房可能都要四萬起跳,相較起來雖然蘇格蘭這個小鎮比較偏僻,以包含高級設備來說,這價錢算是還可以接受。在五人一間的flat裡頭,和客廳相連的廚房是我們生活的重心,而和室友們的閒話家常總是這樣開啟了我在蘇格蘭小鎮的新的一天,並在輕鬆的氣氛下結束每個疲憊的一天。

我的德國室友有兩位,一位參與交換計畫,讀CS,來蘇格蘭玩得很盡興,半夜四點如果我不小心視訊太晚,會走出來跟剛回到宿舍、臉上泛紅的他聊上幾句。起床的第一餐,不管是下午還是早上,他總是玉米片加牛奶,晚餐幾乎都是微波的披薩,他有種一棵九層塔在廚房,烤箱烤好pizza之後,他就會得意洋洋地摘下幾片九層塔,洗都不洗直接放到披薩中間,然後笑著對我們說,"For my health!"。另外一名德國室友,跟他有極大的反差,他是Photonics另一個program的同學,比較符合臺灣人印象中德國人的形象。他都會比我們早兩個多小時起床,吃完早餐,走路20分鐘到超市買這半個禮拜需要的食材,每次早上遇到他,若不是他剛買完東西回來在冰食材,就是準備要出門去上課了!(沒錯這表示我快遲到了…)。他的烹調方式和菜單,幾乎是兩個禮拜才會換一次,總是遵循著相同的模式,一餐又一餐:水煮螺旋義大利麵不加鹽,再用大概一公分高的沙拉油來煎豬排煎個五至十分鐘,然後把煮熟的義大利麵撈起放到盤子上,把煎好的豬排也擺在盤子上,再從冰箱裡面拿出7up倒到杯子裡面,沒錯,完成了!完全都沒有調味的「Christopher經典全餐」。他常一個人坐在廚房吧台一邊看著Big Bang Theory,一邊偷瞄我在旁邊又切又炒又洗米煮飯的繁瑣烹飪過程。我問過他為什麼不調味也不加醬料,他只是淡淡地說,"Because it is not necessary."。而這套組合中,唯一會改變的是禮拜五晚上的經典全餐,搭配的飲料會從7up變成Stella Artois,"Because it’s Friday.",他說。根據我跟喬為精密計算後發覺,大約10天左右的週期,他會試著開始準備不同的料理,這時候我都會很訝異地詢問他在做什麼,當然有時候也會不太容易發現,像是除了豬排換成牛排,其他都沒有變動的新菜單。

有一次,他突然買很多食材回來,好像決定要來個大改變,他帶著篤定的眼神告訴我們說,"I think I start getting tired of it."。那天晚上,我相當緊張地看著他一邊從裝滿採購物品的背包裡拿出一樣樣沒看過他買的東西,一邊問他,"Man what are you making tonight?",只見他拿出豆子罐頭、辣椒醬等等,嘴角微微上揚地說,"You guys will know soon."。過了幾個小時,我從房間走到廚房,看到電磁爐上面有一個鍋子一直用小火慢燉,一開始以為是喬為在加熱滷肉飯的肉燥,走向前好奇偷偷打開一看,頓時香氣撲鼻,水氣散去一看才發現是Christopher的辣椒豆子料理!我記得我還有點怕他是忘了關火,跑去敲他的門詢問,他跟我說這個要燉上8個小時左右,明天早上起來差不多可以吃了。後來這一鍋的份量足足讓他吃了一個禮拜,他說這是墨西哥料理"Mexican Bean Stew (Frijoles De La Olla)",我好奇地嘗試了一點,的確很好吃!有時候我會想,Christopher這次的改變不知道是否只是為了證明他也會煮一些複雜度高一點的料理。

東西方的料理方式真的差異很大,尤其是在期末考週的時候,我還在切菜洗米,德國同學、英國同學已經吃完麵包夾火腿夾起士夾生菜,又回房間讀書了。這個有著廚房和客廳的開放式交誼廳,確實是我留學一年生活裡面很多回憶的來源。

反觀在比利時半年多的生活,由於在外面租房子,比較少有這樣的室友互動。但是在學校研究上,跟老師和學長的討論也是蠻有趣的經驗。像是之前在研究那篇心得曾提及,跟亞美尼亞籍學長的接觸算是相當多的,他還開車載我到另外一個偏遠的實驗室去做過我的微透鏡元件,也在他博士班口試當天看到他剛出生的小孩和家人,我們除了研究之外的話題都在討論亞美尼亞和臺灣,試問我們一輩子會認識多少亞美尼亞人呢?相同的,亞美尼亞人一輩子會認識多少臺灣人?我認真Google過這個國家,知道它經歷過很多不同的歷史,包括蘇聯、還有一段土耳其人大屠殺亞美尼亞人的黑暗時期,這是我們之間除了光學系統設計之外,比較深入的話題。在跟BPHOT (Brussels Photonics Team)實驗室裡面的朋友們相處也還算是愉快,由於碩士班學生在實驗室裡頭沒有特定的位子,我們都是在實驗室裡面的一小間library裡面跑模擬,因此和實驗室裡面的同事沒有很頻繁的接觸,不過我跟一位前屆來過光電所蘇國棟老師實驗室的Jens算是比較熟的,也間接接觸到他實驗室裡面的一個Benjamin和飛。下圖左是我口試完之後與我的教授自拍合影,圖右則是有一晚和Jens以及他的朋友小酌的照片。

在蘇格蘭的時候,我也參加了Japanese society,那是一個日本留學生想要推廣日本文化、語言的社團,每週都有三種不同程度的日語課,透過每個禮拜一次的日文口說課,我也稍稍維持日文的能力,且認識了一些喜歡日文的西方朋友。在比利時的時候,由於我女朋友在布魯塞爾市中心尿尿小童旁邊的巧克力店打工,也因此認識了他們店裡的同事,以及附近店家的員工,其中最熟的是一位在旁邊不遠比利時啤酒店上班的比利時人。比利時啤酒店指的是專賣啤酒當成紀念品的店,因為比利時有上千種啤酒,一天喝一種一年也喝不完!有一天很無聊時,我假裝是觀光客走進店裡,他開始跟我介紹啤酒,問我喜歡哪一種口味,濃一點還是淡一點,有沒有果香,修道院啤酒的由來等等。幾分鐘之後,他注意到我的手機標識是Asus,於是他就說,"Asus, Taiwanese brand!",聽到一個比利時人突然講出好像很了解臺灣的一句話,我也開始跟他聊起來,才知道原來他曾經到臺灣打工度假,知道我來自台中,立刻打開他的手機照片跟我說,他到桃園機場之後,第一站馬上是坐客運到台中,而不是台北。從此之後我交到了一個還不錯的在地朋友,還能解答我對於比利時啤酒的任何問題,多好!

這些在國外認識的朋友或是師長,我到現在都還保持聯絡,回國之後當兵期間,我也寫過不下十張明信片給這些朋友,讓他們看看臺灣的風景,順便瞭解一下彼此近況。對我來說,認識不少世界各地的朋友,其實同於在臺灣結交的朋友一般,我都相當珍惜每一段友誼,我們彷彿共享著友誼雲端的共同記憶體,儲存著影像檔和充滿笑聲的聲音檔。像是唐朝詩人王勃所說的「海內存知己,天涯若比鄰」,雖說以前王先生的天涯與海內,可能已經跟現在的尺度大不相同,但是這句話要傳達的情感卻亙古不變。今日科技越來越便捷,即時訊息雖然免費便利,但我們的時間卻也同樣被科技便捷伴隨而來爆炸般包羅萬象的資訊蠻橫地佔滿,或許友誼會一直保存在雲端記憶體中,經過幾年之後還能正常讀取,看似穩定不會被格式化,但為何我們不也找個時間,調閱讀取出來,回憶一下那些美好?看到這裡,是否你也該寫封email或是寄張明信片,幫許久未聯絡,或是遠在他方的友誼雲端稍微update一下,同時也增添新的一章!【精彩內容,下期待續~】

 

 

 

 
     
 
 

Polymer-Stabilized Blue-Phase Liquid Crystal Display Using Distributed Floating electrode

Professor Wing-Kit Choi

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 蔡永傑教授

We have recently proposed a new electrode design for a Polymer Stabilized Blue Phase Liquid Crystal (PS-BPLC) display based on floating electrode [1]. We name it “distributed floating electrode design”. In this new design, we can use less area of floating electrode while still achieving the similar increase of the overall light transmission as in the previously proposed structure [2]. Our new design may have the potential to help reduce the image sticking problem that may be caused by the use of floating electrode and also further improve the light efficiency due to the use of less ITO area. Due to its attractive features such as i) fast response time, ii) no need of alignment layers and iii) wide viewing angle property, PS-BPLC has been proposed and actively researched as the next generation display technology in recent years.

Reference: [1] Y.C. Chang, S.H. Wei, C.L. Chang and W.K. Choi, “Polymer-Stabilized Blue-Phase Liquid Crystal Display Using Distributed Floating electrode”, Society for Information Display (SID), 2016, [2] Y. Liu, Y. Li, D. Lai, J.W. Shiu and S.T. Wu, “High Transmittance Blue-phase LCD with a Floating Electrode” Society for Information Display (SID), 2013

  

 

1.1 μm InAs/GaAs quantum-dot light-emitting transistors grown by molecular beam epitaxy

Professor Chao-Hsin Wu

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 吳肇欣教授

We report the enhanced radiative recombination output from an AlGaAs/GaAs heterojunction bipolar transistor with InAs quantum dots embedded in the base region to form a quantum-dot light-emitting transistor (QDLET) grown by molecular beam epitaxy systems. For the device with a 100×100 μm2 emitter area, we demonstrate the dual output characteristics with an electrical output and an optical output when the device is operating in the common-emitter configuration. The quantum-dot light-emitting transistor exhibits a base recombination radiation in the near-infrared spectral range with a dominant peak at λ of 1100 nm. This work has been published in Optics Letters, Vol. 40, No. 16, pp. 3747, (2015).

Fig. 1. The atomic force microscopic image (inset) and photoluminescence (PL) spectrum of the InAs/GaAs QDLET at 300 K with 4 mW/cm2 excitation power. The PL peak at 1116 nm indicates the transitions of carriers on predominant InAs QDs.

Fig. 2. (a) Electrical I-V and (b) optical L-I-V of the InAs/GaAs QDLET with a 100×100 μm2 emitter area. The blue circles indicate the VBC = 0 V points.

Fig. 3. (a) Top view layout of the InAs/GaAs QDLET and (b) CCD image of the infrared light emission when transistor operates in the common-emitter configuration (IB = 5 mA, VCE = 4 V).

Fig. 4. Electroluminescence spectrum of the InAs/GaAs QDLET at different base currents. The wavelength peaks are at 1100 nm corresponding to the radiative recombination contributed from the InAs QDs.

     
 
 
論文題目:光斑抑制之雷射光源及其應用

姓名:塗時雨   指導教授:林晃巖教授

 

摘要

近年來,由於雷射於顯示器與照明裝置應用愈來愈多,使得雷射光斑(雜訊)問題漸漸成為一重要的研究課題。雷射光斑使得照明與影像雜訊增加、對比度下降、對人眼產生不舒服的感覺。本論文主要在發展光斑抑制的雷射光源與探討其可能的應用,主要包括照明、顯示與影像等應用,亦包括生物與軍事等等領域。希望對雷射光斑之產生與抑制進行探索,並發展光斑量測之系統與方法,同時發展有效率、簡單易用的雷射光斑抑制技術及方法,進而對這些光斑抑制方法做分析與比較。我們發展微擺動、混光、重疊與多投影單元等光斑抑制技術及其模型的建構。藉由參考Goodman與其他學者所發展的相關光斑量測技術,我們能夠架構雷射光斑對比量測系統、定義光斑對比值與計算光斑對比值,量測範圍為SC=3%至~100%之光斑量測系統,並用於光斑抑制技術的量測與開發。對於一靜態雷射光束與一微機掃描雷射光束,在對人眼一倍的影像尺寸下,可獲得無光斑(speckle-free)結果。希望能藉由本論文的研究與討論,促進雷射於照明、顯示、影像及其他應用的發展。並期待光斑抑制雷射光源能對科學、教育、生活、醫療、軍事等用途上有所貢獻。

 其中一研究成果「混光技術」,如圖一(a)所示。藍光雷射經由一靜態與一微擺動之螢光粉紙可獲得有效之光斑抑制白光光源,其結果可由圖一(b)所示。無光斑結果分類如圖二所示,藉由LED色溫表,我們可以將一色溫5000K視為色溫邊界,此邊界描述藍光激發轉換之白光光源,於5000K以下,單純使用混光技術便可達到無光斑結果。在大於5000K時,則同時使用混光與微擺動技術可獲得無光斑結果。此研究結果將使得藍光雷射激發螢光粉白光雷射光源可應用於照明與顯示等領域中,在雷射光斑抑制研究上有相當大的突破。

圖一、混光技術系統示意圖

圖二、無光斑結果分類


 
 
 

— 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、林暐杰 —

光驅動傳遞

運用光學技術來遠程輸送微型封包到達所需要的位置,然後按照需求控制活性物質的釋放,將是非常重要的,並可適用於各種應用,例如:光控微流體和藥物輸送系統。Maxime Paven和來自德國與日本的同事已經利用粉末封包的液體,稱為液體彈珠(liquid marble, LM)來演示此種功能。團隊展示近紅外雷射光束如何可被用於在水的表面上移動液體彈珠,以及使它們在特定的時間和地點釋放其內容物(Adv. Funct. Mater. http://doi.org/f3mb22; 2016)。

為了引入光驅動傳遞功能,德國和日本科學家使用兩種不同的粉末,聚吡咯(PPy)和炭黑(CB)作為液體彈珠的穩定劑(封裝層)。利用軋製10μL(直徑2.7毫米)水滴在PPy或CB的粉末上以備製液體彈珠,PPy或CB粉體立即包覆水滴,並使它們呈現疏水性和非潤濕性;一旦轉移到水的表面,液體彈珠保持完整的時間超過10小時。

圖一、使用液體彈珠材料的光驅動傳遞之示意圖。液體彈珠能夠在空氣和水之界面移動,並且受刺激引起破壞而釋放其內部材料。用黑色粉末穩定化的液體彈珠將近紅外雷射光照射的光轉換成熱,產生熱的表面張力梯度。這會導致空氣/水之界面上的液體彈珠的運動。

為了移動這些浮動的液體彈珠,將近紅外雷射光束以45°的角度照射通過其空氣/水之界面上的接觸點。雷射光照射導致整體的水(18℃)和液體彈珠附近的水(30℃)之間的溫度差,結果產生表面張力差 (2 mN /m)。這種表面張力差驅動液體彈珠遠離被照區域。經由實驗量測,最大速度、加速度和產生的力分別確定為2.7×10-2 m/s,0.17m/s和1.8μN。

一旦液體彈珠到達所希望的位置,從其上方(90°)用近紅外雷射光照射幾十秒,使液體彈珠的表面被燒融和釋放出其內部的物質。釋放的位置,也可透過利用小型固態物體如聚四氟乙烯(PTFE)固定在水中膜中。包覆PPy的液體彈珠是以雷射光驅動朝向聚四氟乙烯,而一旦它足夠接近(1-1.5厘米),它將被一個側向毛細力而非任何進一步的照射所吸引;這個被固定的液體彈珠接著以雷射光照射直到它破裂(20秒內)。

圖二、以CB穩定的液體彈珠(直徑1.8毫米)透過熱成像術觀察其光驅動運動的快照。在t = 0時,液體彈珠處在熱平衡。近紅外雷射光照射引起液體彈珠(t =0.96-4.86 S)的強加熱和運動。

此外,液體彈珠也可做為光驅動引擎用來拉動貨物結構(如:微型塑料船裝載有多個液體彈珠)。這個國際研究小組認為,這種光驅動傳送與按需求釋放的材料可以證明在微流體分析物的傳遞特別有用。

參考資料:

1. Noriaki Horiuchi, Nature Photonics 10, 293(2016)

doi:10.1038/nphoton.2016.83 Published online 28 April 2016

2. Paven, Maxime, et al. "Light‐Driven Delivery and Release of Materials Using Liquid Marbles." Advanced Functional Materials, http://doi.org/f3mb22 (2016)

   
 
 
 
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