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研究亮點
中山大學在高值化原材料之研究已經紮根多年,從2002-2005年七所研究型大學補助時之奈米中心,至2006-2016年兩期頂尖大學補助計畫時之奈米中心與功能性結晶非晶複合物中心,已經形成十餘年長期之合作研究團隊,擁有全國最完整及最先進的科技部尖端晶體中心(國內第一)、全國最優的無序非晶金屬玻璃團隊(中山團隊在權威期刊排名全球第四,國內第一)、結晶與非晶記憶體(在權威期刊排名全球第三,國內第一)、以及軟性有序結構(在權威期刊排名全球第三,國內第一)。
本團隊整合物理、化學、材料、微機電系之最優秀成員,由材光系黃志青國家講座(科技部三次傑出獎、教育部學術獎、教育部國家講座、東元獎、侯金堆獎、陸志鴻獎、會士、主編等)、周明奇教授(科技部兩次傑出獎、行政院傑出科技貢獻獎)、物理系張鼎張教授(有庠科技講座、奈米菁英獎、教育部產學合作獎、國家產業創新獎)、張六文教授(行政院傑出科技貢獻獎)、郭紹偉教授(科技部吳大猷獎、RSC期刊編輯)領導團隊,及多位壯年與年輕學者所組成。有資深之講座教授、傑出之特聘教授及特聘年輕學者,約25位菁英教授,為一理想之研究團隊。另積極連結德國前Max Planck 材料主任 Prof. K. Ploog (杜聰明獎)、Max Planck Institute for Solid State Research、柏林晶體中心、美國田納西/橡木國家實驗室Prof. C. T. Liu (美國院士、中研院院士)、Prof. T. G. Nieh(美國會士)、中國大陸中科院劉明院士、西安電子科大郝耀院士等,日韓大陸香港多位教授、國內中南部十餘位績優教授、以及南部地區之中鋼、金屬中心、南分院、日月光、多家晶體成長公司等,共同研發推廣新穎高值化之原材料,包括結晶非晶複合物、有機無機混成、結構與功能性原材。
本中心歷來追求學術卓越,中山近30位教授,每年發表約200篇SCI期刊論文,占全校約20-25%,其中也包含高品質Nature、Science、Nature Series、PRL、Nano Lett、Adv Mater、J Am Chem Soc、Progress Polymer Sci、Acta Mater等,在國內有高度競爭力。各方面屢有研究成果亮點。

(1) 黃志青教授榮獲國家講座與美國金屬材料會士
黃志青教授專長為金屬基複合材料、晶粒細化與織構特性、摩擦攪拌、薄膜金屬玻璃、塊狀金屬玻璃等領域,且於國際間居於領先位置,近年更獲得第18屆國家講座,與美國金屬材料會士,國家講座為國內最高的學術與教學獎項,美國金屬材料會士與是國際金屬材料之最高的學術與教學獎項。黃講座之低溫超塑性 (LTSP)、鎂基材料之EBSD織構、薄膜金屬玻璃 (TFMG),已為國際間之創新推手,享有盛名。與現正主持科技部積層製造材料及軟體領域研究專案計畫,並於科技部第一年度審查與成果發表會上,受到審查委員的肯定成為科技部成果優良團隊,核定隔年計畫經費大幅增加。
生醫材料研究團隊採用3D雷射列印技術,透過低玻璃轉換溫度之鈦基玻璃金屬,製作客製化之孔洞漸層海綿骨置換體,可應用於粉碎性骨折之海綿骨修補及椎體融合術治療。置換體設計以仿生人骨自然結構形成孔洞漸層,使其機械特性與人體骨骼相互匹配,且孔隙結構設計之孔洞大小均大於200微米,適合真實骨組織之生長,有助於骨融合結合。本團隊除獲選科技部積層製造專案計畫之績優團隊外,並獲得2015年3D列印創新應用競賽- 專上組 銀牌獎。

(2) 周明奇教授閃爍晶體
材光系周明奇教授專長為晶體生長、凝態物理及光電材料,成功突破生長單晶的關鍵技術,帶動國內晶體生長技術的產業化。中山大學已經被科技部選為成立國內最大的晶體生長實驗室,基本理念是希望國內的單晶生長自主化,不需仰賴國外研究單位或公司,提升台灣在各式新穎單晶研究領域的知名度,並將成果技術轉移給工業界。該實驗室最大優勢是能夠生長不同用途的晶體,並具備自行設計及組裝單晶爐的能力,能夠生長包含化合物半導體基板、雷射晶體、非線性光學、高溫超導、磁性材料、生醫科技及高能物理…等各式單晶。2011~2016年,本實驗室發表多篇論文及美國專利,技轉金額達6,300萬元,另在學校育成中心成立兩間衍生公司,累積投資金額達3.5億。相關研究獲得2014年Physics Today的報導,為國內物理學門的五大研究亮點。

(3) 張鼎張半導體貢獻斐然 獲國家產業創新獎殊榮
物理系張鼎張教授專長於奈米元件技術、半導體元件物理以及薄膜電晶體平面顯示器,於奈米電子元件與薄膜電晶體顯示元件上的豐碩研究成果,協助產業發展,於2012 年榮獲經濟部第八屆『奈米產業科技菁英獎』,更因長期推動產業創新之貢獻,於2015年榮獲經濟部第四屆『國家產業創新獎』。
張教授研究團隊在先進半導體元件領域紮根多年,擁有全國最完整及最先進的半導體元件量測技術,研究團隊致力於先進半導體元件製作與物理機制研究,已成功研發多種先進記憶體元件以及顯示器元件,歷年來共發表400餘篇的SCI國際期刊論文。記憶體部分獲得Materials Today的肯定,2011年與2015年撰寫奈米元件與記憶體review article;薄膜電晶體部分於2014年獲得The Electrochemical Society的邀請,撰寫氧化物薄膜電晶體Review article。
此外,張教授與產業界(台積電,友達,群創)有密切的產學合作計畫、專利產出或技術轉移。歷年研究成果在專利方面共有221項,其中大部分原創性發明都是經由產學合作計畫,轉移給相關公司,應用於合作公司上,充分發揮產學合作效益。
張鼎張與研究團隊更致力培育頂尖半導體科技人才,藉由「產學合作」研究計畫的執行,協助國內半導體產業解決產品研究難題,不但應用於自身研究,更培養研究生研究能力與未來的就業競爭力,改善我國目前產學落差的問題。截至目前,已培育50位博士、200餘位碩士、以及9位博士後研究員,為產業、國家培育頂尖的半導體元件研究人才。

(4) 郭紹偉教授有機無機混成複合材料榮獲青年科學家獎材料科學領域第一名
Elsevier和「臺灣與東南亞暨南亞大學校長論壇」(SATU) 一起舉辦的臺灣第一屆『Scopus 青年科學家獎』,於SATU 校長論壇活動會議中舉行頒獎典禮,在來自100多位東南亞、印度與臺灣各大學的校長之見證下,頒發8位優秀的臺灣年輕科學家。 Elsevier 透過Scopus 青年科學家獎的活動來鼓勵年輕研究人員對於跨學科領域的科學推動,此獎項也表彰臺灣學術團體對於全球科學研究貢獻的肯定。 2014年Scopus 青年科學家吸引非常多臺灣學者的高引用與高品質投稿文獻,並通過學科專家為每個獎項的獨立小組進行評審。國立中山大學材料與光電科學系郭紹偉教授,因在有機無機混成複合材料領域的貢獻,獲得第一屆 Scopus 青年科學家獎材料科學領域第一名。目前在新一代多面體聚矽氧烷在軟質高分子的應用,已有多家國內公司,進行產業化的發展,並撰寫review paper in Progress in Polymer Science。

(5) 王家蓁教授氣膠檢測技術新突破
中山大學化學系助理教授王家蓁研發「新一代多功能氣膠檢測」,能夠針對不同溫度、壓力與環境,探測分析不同化學成份的硫酸鹽類、有機氣膠、次級有機氣膠、及生物氣膠等重要物質氣膠影響氣候環境的機制,此項新穎氣膠探測技術獨步全球,成果發表在最新一期美國化學學會《物理化學雜誌通訊(The Journal of Physical Chemistry Letters)》,受到審查委員的高度推崇並引起國內外學界高度重視,已有國外學者特地來台取經。
中國資深媒體人柴靜在《穹頂之下》問了三個問題:霧霾是什麼、它從哪裡來、我們怎麼辦。柴靜希望政府加強立法及執行,而王家蓁則提出科學家能以專業研究回答「我們怎麼辦」。王家蓁說,目前已有技術能偵測空汙指數或是進行霾害預估,分析氣膠成分也大有人在。雖然統計數據顯示氣膠指數與人口死亡率呈高度正相關,但唯有深入了解不同化學成分氣膠的化學活性及影響機制,才能真正落實了解氣膠當中的特定成分對環境及人體健康所帶來的影響為何,方能據以制定相關法令予以改善。
王家蓁的氣膠及生醫材料科學實驗室團隊開發出全世界唯一「新一代多功能氣膠檢測」,可分為「氣膠紫外光電子光譜」與「低溫氣膠紅外光譜」兩部分,前者可自行設定所要分析的具特定化學組成的氣膠粒子及其顆粒大小,有系統地探測直接決定氣膠粒子化學活性的價電子能級結構。後者「低溫氣膠紅外光譜儀」則能針對氣膠粒子中的特定物質,設定不同溫度及大氣壓力參數,探測此物質的振動能級、結構特性與生成機制等特性以及時間演變,甚至是記錄下物質間的化學反應。目前團隊鎖定大氣中含量高的硫酸鹽類、有機氣膠、次級有機氣膠、及生物氣膠等重要物質進行分析,每個特定物質設定約十組左右的環境條件參數,涵蓋大氣中各種壓力溫度組合,將可深入瞭解各種重要氣膠粒子的物理化學及生化特性,對於環境科學乃至生醫研究提供重大突破性的工具及探測方法。
王家蓁團隊最近成功利用此技術將重要生物分子成功引入奈米級的水溶液氣膠狀態下,並藉此首度取得了半胱胺酸在接近生理條件的水溶液環境下的價電子能級結構,可了解在不同酸鹼值水溶液環境下,其化學活性及生物功能變化。因此,此新技術功能相當強大且全面,除了環境科學之外,生醫上的應用更是直接。由於人體本身就是水溶液狀態,研究團隊將可透過此技術深入了解氣膠粒子成分一旦被吸入體內後在人體中與生物分子產生的化學反應,可望揭開空汙與其如何導致人體健康受損之機制。
王家蓁研究團隊所開發的新穎氣膠探測技術,在科技部及中山大學的大力支持下,完全是本土開發,不論在功能或解析度上,皆在國際上具有領先地位。利用此新穎氣膠探測技術,將可望幫助科學家對氣膠有更深入且全面的認識,並藉此解決目前氣膠在環境科學、大氣科學及生醫材料科學等相關重大議題。

(6) 吳欣潔助理教授獲TMS「年輕領袖獎」
中山大學材料與光電科學學系助理教授吳欣潔,最近榮獲美國材料學會TMS「年輕領袖獎」,今年亞洲地區大學僅有兩位學者得獎。美國TMS學會歷史悠久,可追溯至1871年,是全世界最具規模的材料學會。TMS在全世界有1萬2000多名學者專家會員,涵蓋領域包括各種材料科學與工程。台灣最早獲得TMS年輕領袖獎、現任科技部材料學門召集人高振宏表示,歷年來台灣有7人曾獲獎,近四年來,台灣年輕學者年年得獎,足見台灣的材料研究表現傑出,在全球受到肯定。吳欣潔表示,面對國際競爭能夠被肯定是件開心的事,台灣在材料方面表現持續有亮點,她更希望可以影響學生,鼓勵年輕人站上國際舞台。「年輕人走出去,其實不輸其他國家」。TMS得獎人將可透過學會安排至日本及歐洲的金屬材料學會進行學術交流,並與資深學者互動,帶給年輕學者更廣大的學術視野。吳欣潔的專長領域為熱電材料、相圖計算與量測、金屬生醫材料、材料熱力學。她研究利用溫差發電的熱電材料極具潛力,尤其在台灣,廢熱耗能極高,造成溫室效應加劇,熱電材料則可解決環境惡化的影響,並將廢熱轉換成電力。

(7) 蔡維楓教授拓樸材料新突破成果刊登於 SCIENCE 期刊
中山大學物理學系助理教授蔡維楓與其合作的國際研究團隊,今年在拓樸材料的研究上有著重大突破,其成果獲「科學」 (Science) 期刊肯定。「科學」期刊為全世界最具權威性的學術刊物之一。因此,從此成果被刊登於「科學」期刊中便足以見得學術界十分重視並肯定蔡維楓等人的發現。拓樸絕緣體不同於以往金屬、半導體與絕緣體的分類,它是一個內部絕緣但在邊界上導電性極佳的新穎材料。以往這樣的拓墣性質只被發現於拓樸絕緣體中。然而在最近,蔡維楓與跨國團隊合作在 Na3Bi 上發現了新的拓墣態─拓墣狄拉克半金屬(Topological Dirac semimetal)。在新發現的拓樸材料中,其邊界上的導電態是穩定存在的,且不容易被外在環境如雜質所影響。同時在這樣的導電態上,不同自旋的電子流動的方向剛好相反。這使得此類材料的電子可以快速且無損耗地傳導,將有機會解決傳統電子元件在縮小尺寸後的電流熱耗散問題以及增加運算速度。未來將有機會可利用此類材料研發出低耗能且更快的元件,為下一世代的科技創造新的契機。
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