【視傳媒記者吉雄世/高雄報導】光電科技產品體積可望更小、運作更高效且更低能耗!國立中山大學光電工程學系講座教授兼研發長林宗賢研究團隊,開發全新「反向電致形變」技術,能在數分鐘內製造出面積大且穩定性高的藍相液晶單晶,大幅提升傳統光子晶體生長技術速度。此項創新技術有助光電設備、感測器及光學通訊領域進展,推升高效、低能耗、節能減碳的綠色光電科技。研究成果登上國際知名期刊「自然通訊」(Nature Communications),並入選「應用物理與數學」編輯精選網頁,為近期最具影響力的50篇論文之一。

林宗賢表示,藍相液晶是一種特殊的軟性材料,具有三維光子晶體的特性,能夠反射特定波長的光線,在顯示技術、光開關、光學感測器、生物醫學成像及非線性光學領域等應用上潛力極高;但傳統製造藍相液晶技術的晶體生長速度緩慢且尺寸較小,應用範圍因而受限。此項研究由國立中山大學主導,透過臺、美雙邊的跨國合作,匯集來自不同學術領域的專家,成功克服前述挑戰,發展出能迅速改變藍相液晶晶體結構、並製造大面積、高穩定性單晶的創新技術,生長速度由數小時減至數分鐘,較傳統技術快數十倍,突破其耗時且效果有限的瓶頸,拓展藍相液晶的應用範疇與可能性。

林宗賢指出,研究團隊透過「反向電致形變」(Reverse Electrostriction)技術,先以強電場驅動液晶分子的排列均勻對齊,再經由設計電場的驅動過程以及適當的溫度,可在數分鐘內產生各種對稱性(四方、正交、立方晶系)的藍相液晶單晶,獲得不同的晶格參數,並基於基因演算法解析藍相液晶中特殊的單斜方晶結構。這些多樣化的晶體在移除電場後依然保持穩定,並具有可調變的對稱性、工作帶寬及光學色散等靈活特性,賦予藍相液晶有益於各項光學發展應用的機會。未來或可用於製作濾光系統、非線性雷射調整等光學元件領域;工業自動化中的生物、化學感測器或智慧型感測器等感測技術領域;以及增強控制光通訊傳輸訊號的光通訊技術領域。

主導此項研究的林宗賢強調,團隊能有此突破性創新技術的成就,除了主導的中山大學研究團隊,還有跨國、跨機構、跨領域合作共同促成。研究成員還包括美國史丹佛大學博士後研究員陳君維、美國賓州州立大學教授Iam Choon Khoo、以及美國空軍實驗室技術長Timothy J. Bunning博士。此項研究技術獲國際知名期刊認可,不僅提高藍相液晶材料的製造速度和品質,更開啟高科技光電設備應用大門;未來的光學與光電設備將變得更小型化、高效能且更低能耗,對推動綠色科技具重要意義。

期刊連結:https://www.nature.com/articles/s41467-024-51408-4
圖1.由國立中山大學光電工程學系講座教授林宗賢(右)主導的跨國研究,開發全新「反向電致形變」技術,大幅提升傳統光子晶體生長技術速度。
圖2.國立中山大學光電工程學系講座教授林宗賢(右)與中山大學技術衍生的絢麗光電股份有限公司研發經理郭端毅(左)共同合作研究藍相液晶。
圖3.國立中山大學光電工程學系研究團隊合影。左起副教授王俊達、博士生馮渟懋(前)、博士後研究員趙宏昌(後)、博士郭端毅、講座教授林宗賢及博士張立旻。
圖4.國立中山大學光電工程學系講座教授林宗賢(前排左四)與副教授王俊達(前排右四)共同實驗室成員合影。
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