第205期 2024年4月刊
 
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發行人:吳育任所長  編輯委員:曾雪峰教授  主編:林筱文  發行日期:2024.04.30
 
 

本所5月份演講公告:

 

日期 講者 講題 地點 時間
5/3 林懷玓教授
英國倫敦帝國理工學院生物工程系
What can we learn from animals? 博理館
101演講廳
14:20~16:00
5/10 劉榮平教授
逢甲大學光電科學與工程學系
Three-Dimensional Imaging by Optical Scanning Holography 博理館
101演講廳
14:20~16:00
5/17 張永朋總經理
台灣彩光科技公司
待訂 博理館
101演講廳
14:20~16:00
5/31 陳永和副總經理
波若威科技公司
待訂 博理館
101演講廳
14:20~16:00

 

 
 
4月份「光電所專題演講」(整理:簡璟)
時間: 113年4月12日(星期五)下午2時20分
講者: 余沛慈教授(國立陽明交通大學光電工程學系)
講題: 邁向超穎光學整合的擴增實境眼鏡

 

余沛慈教授(右)與本所李翔傑教授(左)合影

 

時間: 113年4月30日(星期二)上午10時30分
講者: 鄭鈺潔教授(國立臺北科技大學光電工程系)
講題: Design principles of surface relief gratings for diffractive AR waveguide displays

 

鄭鈺潔教授(左)與本所李君浩教授(右)合影

 

~ 2024 晨光飛羽—光電所羽球賽 花絮報導 ~

(時間:113年3月23日;地點:臺灣大學舊體育館)

花絮整理:所學會會長孫立維

我們在本學期的3月23日舉辦了「晨光飛羽—光電所羽球賽」,為了讓大家都能盡情展現實力同時也可以活動身軀,賽制採取的是分組循環晉級單淘汰三戰兩勝制,整體賽程的準備工作由所學會負責,從場地租借到賽事規劃,同學們熱情的參與給予了我們莫大的動力。雖然因為場地受限以及參賽人數問題,導致當天前期有些混亂,但好在大家都很配合也願意包容,所長本人更是親自參賽,為比賽貢獻了大量的精彩畫面。

早上的賽事由男子以及女子單打做為開端,在小組賽制的情況下,每位選手都可以與不同的對手交鋒,互相切磋球技,在現場的工作人員輔助判定下,每場比賽的進行如流水般地順利,而選手們的亮眼表現更是讓現場的活動氣氛充滿了激情。所長尤其亮眼,只能說薑是老的辣。經過了重重對抗後,分別產生了男子組的四強以及女子組的冠亞軍人選。女子組的冠亞賽事成為了所有人的焦點,而男子組方面,在所長晉級之後,也為四強賽的戰況增添了不少期待。

圖一、女子單打冠軍張子萱(左)與所長吳育任教授(右)合影

圖二、所長吳育任教授(左)以及黃俊郎教授(右)熱情參戰

午休時間後,緊接而來的是下午的雙人組以及團體對抗賽。雙人賽事更加考驗選手彼此的默契,但來參加的又怎會是省油的燈,一番刺激的對抗後,雙人組賽事也到了四強階段,雖然中途發生了小意外,但是幸好一切平安。而由實驗室為單位報名的團體對抗賽同樣碰撞出了另一番精彩的火花。

這時也來到了賽事的結尾,精彩的冠亞季殿決定戰,其中張子萱晉級的男女混合雙人決賽、所長晉級的男子雙人決賽,以及吳書翰與陳思安爭奪冠亞軍的男子單人決賽尤其令人印象深刻,一來一往的對決和互不相讓的氣勢,把現場氣氛炒到了最高點。

圖三、團體賽冠軍電子電洞隊與所長吳育任教授(中)合影

圖四、混雙冠軍黃定澤(左)、張子萱(右)與所長吳育任教授(中)合影

圖五、男子雙打亞軍陳思安(左)、王遠超(中)與所長吳育任教授(右)合影

圖六、男子單打冠軍陳思安(左)與所長吳育任教授(右)合影

最後,在所長的主持下,本次晨光飛羽賽迎來了頒獎時刻,大家圍繞在紀錄台前,為得獎的選手鼓掌歡呼,本次活動也順利落幕。

圖七、參賽者合影

 

 
 

Ultrahigh Resolution Microdisplay Technologies Based on Color Conversion Technique

Professor Ching-Fuh Lin

Graduate Institute of Photonics and Optoelectronics, National Taiwan University

臺灣大學光電所 林清富教授

Our team has successfully integrated polymer color conversion composite materials with oxide nanoparticles, reducing the aspect ratio of their pixel structures, mitigating color crosstalk effects, and enhancing the quantum efficiency (QY) and conversion efficiency (CE) of the color conversion layer. For a color conversion layer thickness of 3 µm (w/ NPs), the QY and CE for green are 86.3% and 86.0%, respectively, while for red, they are 78.8% and 78.5%, respectively. At a thickness of 2 µm (w/ NPs), the QY and CE for green are 78.9% and 72.3%, respectively, and for red, they are 66.3% and 62.0%, respectively. Additionally, we conducted tests on the color conversion layer for water and oxygen resistance and temperature stability. After 240 hours of testing at 60°C and 90% relative humidity, the conversion efficiency of both green and red color conversion layers with added nanoparticles decreased by less than 1%, demonstrating their durability under normal environmental conditions.

The individual array has been miniaturized to a size of 1.4 μm, and the thickness has been reduced to 2 μm. This provides a resolution of 11548 PPI in monochrome and 5774 PPI in full color, as shown in Figure 1. Further optimization of Micro-LED chips and quantum well characteristics, along with the development of integrated circuitry for display driving, will enable real-time control of Micro-LED display images, leading to the realization of ultra-high-resolution full-color conversion microdisplays in the future.

 

Fig. 1. (a) The resolution of 11548 PPI in monochrome of red and green pixel arrays. (b) The resolution of 5774 PPI in monochrome red and green pixel arrays and full color pixel arrays.

 

 
 

— 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、黃茂愷 —

微滴操控

高通量化學反應和準確的生物分析等應用,都需要高度精確控制水性微滴的位置。現在Zuoxuan Gao及其在中國河北工業大學和天津城建大學的同事,開發了一種以界面活性劑為媒介的光伏方式,可以實現這種高精確的控制。這項技術使得飛升(femtolitre, fL)規模的微滴,能夠透過調節雷射強度來合併、觸碰和分離(Adv. Mater. 35, 2304081; 2023)。

在這種方法中,水性微滴利用油和一種叫做Span 80的乳化劑,放到一塊c-cut具有鐵摻雜的lithium niobate (LN)晶體上。隨後,使用473奈米的雷射來激發晶體中Fe2+/3+束縛的電子。當雷射打到一個微滴上時,微滴會先伸長,然後從LN表面移開而最終脫離(如圖一所示)。這種效應是由於在LN表面和微滴之間的界面處累積了過多的電荷。

團隊發現,微滴的反應取決於雷射功率和Span80的濃度。例如,在Span80的濃度為0.3 wt%時,即使在雷射功率低於0.2毫瓦時微滴沒有反應,當雷射功率在0.2到0.4毫瓦之間時,微滴與LN表面互相吸引。當雷射功率超過0.4毫瓦時,微滴與LN表面會產生排斥。吸引和排斥的機制如下:吸引力是由介電泳機制引起的,而排斥力是由於在界面活性劑層的介電崩潰引起的同極性表面電荷所致。

此方法可以使得動態控制兩個微滴之間的相互作用變為可能,例如:透過擴散效應對其互動內容進行原位調整(如圖二、三所示),或透過滲透壓差對其作用大小進行原位調整。在這項工作中使用的靜電吸引力(μN等級)遠強於傳統光學鑷子的捕捉力(trapping force)(pN等級)。因此,它可以作為一種強大的技術,用於LN-based的晶片上光流體實驗室裝置中,以處理複雜的生化或微機電系統組裝操作。

 

圖一、不同Span 80濃度下,油中水性微滴的光伏反應。A) 在純油中,即便在掃描雷射照明下,水性微滴也不會有反應。白色三角形表示位置參考。B1) 在含有0.05 wt% Span 80的油中,固定雷射點造成水性微滴被排斥。B2) 在含有0.5wt% Span 80的油中,固定雷射點造成水性微滴被吸引。C) 由於在界面處累積過多的電荷,微滴產生延伸和脫離。D) 代表微滴反應依賴於雷射功率和Span 80的濃度圖。X形、菱形和五角星分別表示無反應、排斥和吸引的情況。E) 在不同Span 80濃度下,微滴大小對雷射功率閾值的依賴性。空心圓、矩形和三角形分別代表從無反應到排斥情況、從無反應到吸引情況以及從吸引到排斥情況的雷射功率閾值。F–H) 不同Span 80濃度下微滴反應的機制。

 

圖二、水性微滴的光伏合併/接觸/分離。A) 微滴接觸的機制。B) 微滴分離的機制。C) 在低NaCl濃度下,兩個微滴一旦接觸就會迅速合併。白色三角形表示位置參考。D) 在高NaCl濃度下,兩個微滴保持長時間接觸。E) 透過增加雷射功率的照明來分離兩個NaCl微滴。F) 水性微滴串的光伏操控。G) 沿著三個微滴串進行的循環順序接觸/分離。H) 透過照亮兩個接觸微滴的不同部分來實現接觸/合併和接觸/分離。I) MinLPAR(吸引反應所需的最小雷射功率)依賴於NaCl濃度對於不同微滴大小的影響。J) 兩個NaCl微滴的狀態依賴於雷射功率(以MinLPAR為標準)和NaCl濃度。五角星、三角形和矩形分別代表兩個NaCl微滴的合併、接觸和分離狀態。K) 界面活性劑濃度對雷射功率閾值的影響。實心和空心符號分別代表接觸/合併和接觸/分離的雷射功率閾值。

 

圖三、使用光伏接觸/分離原位調整微滴性質。A) 兩個接觸微滴之間發展出的滴界面雙層(DIB)中溶質擴散的示意圖。B) 使用光伏接觸/分離原位調整微滴內螢光溶質濃度。C) 三個接觸微滴內螢光溶質的擴散。D) 使用光伏接觸/分離原位調整微滴直徑。E,F) 微滴直徑和滲透壓依賴於微滴接觸持續時間。(E)和(F)中微滴的初始直徑和它們內部的NaCl濃度不同。大星號用來標記初始和飽和階段的滲透壓。G) 從不同微滴接觸持續時間收集目標微滴的螢光光譜。H) 螢光峰強度依賴於微滴接觸持續時間。強度數據使用方程式進行擬合。來源微滴的初始螢光峰強度由虛線表示。I) 具有折射指數超過1.48的水性微滴中激發的耳語迴廊模式(whispering-gallery-mode)的光學影像及不同激發功率下對應的共振螢光光譜。

 

參考資料:

Horiuchi, N, G., "Microdroplet manipulation," Nature Photonics 18, pages 111 (2024)
https://doi.org/10.1038/s41566-024-01385-3
DOI:10.1038/s41566-024-01385-3

參考文獻:

Zuoxuan Gao, et al., "Efficient Surfactant-Mediated Photovoltaic Manipulation of fL-Scale Aqueous Microdroplets for Diverse Optofluidic Applications on LiNbO3 Platform," Advanced Materials 35, 2304081 - pages 1~13 (2023)
https://doi.org/10.1002/adma.202304081
DOI:10.1002/adma.202304081

 

 
 
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