光子晶體液晶生長速度提升數十倍 中山大學跨國研究綠色光電
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【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。
