一步一腳印

加州理工學院葉乃裳教授石墨烯研究 世界矚目 + 葉乃裳 揚名國際物理界

加州理工學院葉乃裳教授石墨烯研究 世界矚目

來自台灣的加州理工學院(Caltech)教授葉乃裳(Nai-Chang Yeh)在石墨烯(Graphene)方面的突破性研究,最近再度引起各界的極大關注,已經成為世界各地新聞焦點。在英國廣播電台(BBC)世界新聞(World News)的最新的「地平線(Horizons)」節目中,播出了關於這位優秀的台裔教授的科學成就。節目分別於 5 月 13 、14、 15 和 17日連續播出,已獲得極大的迴響。

石墨烯是一種由碳原子以sp2染化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。

葉乃裳畢業於台灣大學,任教於加州理工學院物理系,是該校有史以來取得終身職時最年輕的女教授,她並擔任卡瓦利奈米科學研究所(Kavli Nanoscience Institute)弗萊徹‧瓊斯基金會(the Fletcher Jones Foundation)共同主任。

此項重大科學突破,是由葉乃裳領軍,台灣科技部支持的「龍門計畫」台大光電所教授吳志毅的研究團隊成員林偉翔也提供了重要的貢獻。吳志毅的團隊目前持續與葉乃裳在多方面密切合作。研究論文曾於2015年3月份,在國際頂尖科學期刊《自然通訊(the journal Nature Communications)》,詳細介紹了新的製造工藝和它產生石墨烯的新特性。

葉乃裳表示,石墨烯僅有一個原子厚度,卻有許多獨特的性能,其拉伸強度超過鋼的200倍,電子轉換率(electron mobility)比矽高出20至30倍,因此在工程和科技領域有著極為廣泛的應用。但葉乃裳說,石墨烯製備需在華氏1800度(即攝氏1000度)的高溫下進行,不僅會產生無法控制的較大形變,嚴重影響其固有的屬性,且製備時間長,僅能長出幾平方毫米的高流動性石墨烯,要達到工業應用,還有很大的難度。
葉乃裳說,這項新技術在室溫環境下只須五分鐘,利用電漿增強式化學氣相沉積(plasma-enhanced CVD)方法,便能在低溫下直接合成石墨烯,並可運用在能源儲存的太陽能電池、發光二極體、大型顯示器、顯示器的透明電極、燃料電池的氫離子滲透膜、高品質隔離膜與軟性電子產品等,為石墨烯的工業化推廣奠定堅實的基礎。

葉乃裳教授的研究突破,具有革命性,將大幅降低石墨烯的製造成本,使廣泛的工業應用,變得可能。她的團隊目前正致力於量產的可行性研究,希望很快可以達到大規模量產石墨烯目標。

葉乃裳教授的研究成果,廣泛獲得世界主流媒體報導,包括BBC及美國之音等。讀者也可以通過下面的連結,找到相關的資訊 。

(1)BBC「豐富世界(Abundant World)」: http://www.bbc.com/specialfeatures/horizonsbusiness/seriessix/abundant-world/

(2)美國之聲(Voice of America) — 科學世界(Science World)︰

041115 – VOA Science World – Nai-Chang Yeh – Science World

“041115 – VOA Science World – Nai-Chang Yeh”.

(3) 加州理工學院研究亮點 (Caltech research highlights)︰http://www.caltech.edu/news/caltech-scientists-develop-cool-process-make-better-graphene-45961

(4)化學工程新聞 (Chemical Engineering News, C & EN) 94 (15),28-33 (2016 年) [發表日期 ︰ 4 月 11 日 (2016 年)],「石墨烯材料推向全球市場(Graphene’s Race to the Global Market) 」:http://cen.acs.org/articles/94/i15/Graphenes-global-race-market.html?type=paidArticleContent

(5) Perspectives.3ds.com網站:

Game-changing graphene: the amazing properties of a single-atom layer of carbon

Graphene may shake up the world even more than silicon did. Are you familiar with it? It’s strong, light, flexible, transparent, impermeable, inert but can be reactive, almost frictionless, conducts heat and electricity well and consists of a single layer of an abundant element. What would you like to see done with graphene?

   加州理工學院葉乃裳教授(左)與研究團隊科學家博伊德(David Boyd)。(圖/Caltech網站)

葉乃裳 揚名國際物理界

【大紀元4月10日訊】自由時報記者郭怡君╱專訪
她,十二歲就立志念物理,二十一歲台大物理系畢業,二十五歲就拿到麻省理工學院物理博士,三十三歲就成為加州理工學院創校百年來首位獲得終身聘的亞裔女教授,也是該校物理系有史以來唯一的女教授。

擅長鋼琴、書法和古典詩詞的葉乃裳,以每週工作九十到一百小時的努力,讓極度陽盛陰衰的國際物理界對出身台灣的女科學家心服口服。

葉乃裳充滿文學藝術氣質的東方女子外表,常讓白人男科學家跌破眼鏡,不敢相信眼前的年輕女子,就是多篇創新物理論文的原作者「Dr.Yeh」。葉乃裳微笑說:「那些白人學者一開始看到我與知道我是誰以後,對我的態度差很多。」

一九六一年十二月在台灣嘉義出生的葉乃裳幼年就展現聰穎天賦,早讀一年的她學生時代總是名列前茅。童年對音樂、文學、藝術、哲學和歷史都很感興趣的葉乃裳,一直以為自己會成為文學家,卻因十二歲念初二時首度念到物理,深深受物理追求大自然真理和規律美感的世界吸引,就此立定志向要做物理學家。

「文學是語言,音樂超越語言,物理則是種非常艱難的特殊語言,想要登堂入室就得深入了解物理的語言。」葉乃裳以數學滿分、成績超越台大醫學系的總分選擇進入台大物理系,大一同班原有三個女生,畢業時只剩她一個,每學期都得書卷獎,證明她讀物理的實力比多數男生更優秀。

葉乃裳當年是台灣北一女校刊社社長、樂隊和合唱團成員,對同學連下課也要K書的行為很不習慣,「我不喜歡讀死書。」

從小就叛逆不服傳統的葉乃裳,小學起便大量閱讀課外讀物,尤其喜歡看古典詩詞,蘇東坡、李白、王維、陶淵明是她最欣賞的古代文人,即使在美國任職,她還保持著創作古典詩詞的嗜好。

初到麻省理工學院攻讀博士,葉乃裳還沒決定論文方向時,該校物理系和電機系合聘、名列全校十位最傑出教授之一的爵瑟郝絲(Mildred Dresselhaus)就透過系辦公室轉達願意指導她的消息,「我那時還是剛從台灣來的土包子,不知她的名號在國際物理界如雷貫耳,一九八六年創下美國物理學會創會以來首位女教授獲選為會長的紀錄,更是美國國家最高科學獎章得主。」

在爵瑟郝絲的悉心指導下,葉乃裳大學畢業後僅四年三個月就拿到博士,到IBM做博士後研究僅一年,便通過哈佛、加州理工學院等名校物理系的助理教授申請。

「哈佛有不少我慕名已久的傑出教授,能跟他們共事很令人心動,但當時加州理工學院正要加強凝態物理的研究,對我比較具有開創的挑戰性。」

加州理工學院的規模雖然連哈佛的十分之一都不到,畢業或任職於該校的教授榮獲諾貝爾獎的總人數,卻名列全美大學榜首。

葉乃裳在物理系任職助理教授滿六年,就以優異成績獲得由全球頂尖學者共同審核的加州理工學院終身聘書,還被美國時代雜誌譽為全美最有潛力的年輕科學家之一。

獲得終身聘前從未受到性別歧視的葉乃裳,因此嚐到被白種男性強烈嫉妒的滋味,有男學者在背後冷言冷語:「她這種東方女人憑什麼拿到終身聘?」甚至還有某惡劣男學者不擇手段想詆毀她的研究成果。

興趣廣泛、同時進行多種研究主題的葉乃裳每天僅睡不到五小時、學校工作超過十四小時,週末也不例外。

因為美國國家科學基金會對補助凝態物理領域研究計畫的通過率不到十%,競爭激烈下只有靠異於常人的努力去爭取。

除了教書研究,葉乃裳還得募集計畫經費、擔綱計畫審核人及為學生寫各種介紹信等。別人眼中不可思議的超時工作作息,對她卻是能夠充分發揮長才、充實愉快的生活呢!(http://www.dajiyuan.com)

 

 

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