Transcript 奈米材料
1 報告人： 陳智 主任 1 畢業老鳥最後悔的事 沒有多進修/選修一些有助能力或視野提升的課程（如跨領域課程、第二專長..... ) 64.88% 沒有對將來欲從事的行業或職務有清楚認識或準備 38.58% 對系上學業不夠認真 35.60% 沒有精采的社團經驗 33.21% 沒有探索自己的性向或職涯 31.48% 2 資料來源： 2009年Cheers雜誌 大學調查 3 3 設立源由 諾貝爾獎得主羅雷爾說： 「重視奈米技術的國家，很可能成為廿一世紀的 先進國家。」 在廿一世紀，奈米科技對人類生活之影響將會是 全面性且無遠弗屆。 在奈米尺寸下科學與工程可進行跨領域奈米電子 、奈米光電、奈米材料與奈米生科整合。 奈米科技 AND 跨領域學習整合 奈米科學及工程學士學位學程 4 設立源由 跨領域學位學程 vs. 學系 差異 國內大學大學部一貫以單一學系招生: Cheer雜誌調查大學入學三個月新生，超過27％的 大一新生打算轉學或重考，其有意轉系的比率平 均也在24％左右。 發展科學與工程跨領域研究及合作之趨勢: 大學法修正，各大學得以整合各學系之核心課程， 讓學生未來為深入某專業領域前進行廣度教育學習 ，得以跨院系開課的「學位學程」招生。 學士學位 奈米學士班畢業生可取得我國合法之學士學位，與 現有之學系並無不同，均被國外學校所認可。 5 奈米學士班簡介 目標與願景：π型人的養成，主要透過基礎與跨領域學科 訓練，並培育學生在奈米電子、奈米光電、奈米材料、奈 米生科等領域具有跨領域雙專長為主要目標。以培養跨領 域奈米尖端人才，提升進修深造、自我優勢及職場競爭力 為願景。 支援系所：工學院(材料科學與工程學系、奈米科技研究 所)、理學院(電子物理學系)、電機學院(電子工程學系)、 生物科技學院(生物科技學系)。 π型人 ＝ 具有雙專長或能力者 6 奈米科技及材料之定義？ 奈米（nanometer）是指十億分之一公尺（10-9 公尺）： 地球直徑的十億分之一，約只有一顆彈珠的大小。 微觀 尺度：< 1nm 介觀 尺度： 1 ~ 100 nm 巨觀 尺度：>100nm 奈米讓科學更有趣 • 當材料尺度由巨觀到微米，再縮小到奈米 時，它所代表的意義並不只是尺寸的縮小， 許多嶄新而豐富的物質特性，如光學性質、 磁性、電性、導熱性等，亦隨之出現，因 此也就衍生了許多新的應用。 奈米材料的小尺寸，造就了兩個基本特徵 • 表面原子數激增（也就是說表面積對體積 的比例大增） • 量子效應的出現。 表面原子數激增 • （也就是說表面積對體積的比例大增） 金(塊材)的熔點為1063℃ Lewis LJ, Jensen P, Barrat JL, Melting, freezing, and coalescence of gold nanoclusters PHYSICAL REVIEW B 56 (4): 2248-2257 JUL 15 1997 量子化效應的出現： • 奈米材料的另一基本特徵便是量子化效應的出現。 量子化是微觀世界中一個普遍的現象，它敘述微 觀世界的物質所可以具備的能量或是其他的參數， 不會是任何一個值，而是量化的，也就是不連續 的。這個量化的現象不同於巨觀世界中能量是連 續的狀況。對奈米材料而言，當材料的尺寸由巨 觀縮小至接近於數個原子或分子的大小時，其能 量狀態的分布由連續轉變為量化的狀態，繼而明 顯地影響奈米材料的許多性質。我們以著名的半 導體奈米粒子的量子局限效應來說明。 半導體的能隙 量子化效應的出現： Eg(CdSe)=1.74 eV 大自然界中的奈米現象 Reduce energy use Mass storage devices Nanosensors Display technologies Quantum computing Nanolaser 17 電晶體尺寸已經在50奈米以下 • 積體電路的電晶體橫截面圖 雙晶結構可能提升銅導線的電遷移壽命高達10倍 19 22 AUGUST 2008 VOL 321 SCIENCE 臨場穿透式電子顯微鏡錄影原子移動 製備(111)方向之奈米雙晶銅以及其在三維積 體電路之應用 蕭翔耀，劉健民，林漢文，劉道奇，呂佳凌，黃以撒，陳智 教授 國立交通大學材料系 杜經寧(King-Ning Tu) 教授 University of California at Los Angeles, Los Angeles. SCIENCE, 336, 1007( 2012). 21 直流電製備出的(111)奈米雙晶銅 22 (111)晶粒 奈米雙晶 雙晶間距: 10 奈米 to 100 奈米 ․電流密度 : 80 mA/cm2 ․轉速: 1200 (每分鐘轉速) ․ 時間: 30 分鐘。 手機20秒充飽電 加州18歲女獲大獎 TVBS – 2013年5月21日 下午1:16 • 美國加州一名18歲的少女，發明一項充電裝置， 只要20秒，就可以讓手機充飽，她利用奈米化學 技術，讓電容器體積大幅縮小，小小一片，蓄電 量是傳統電容器的3倍，這項發明，不僅讓她在國 際競賽中受到矚目，就連Google也對產品很有興 趣。 • 因為她的新發明，20秒內讓手機充飽電的裝置， 讓她在全球規模最大的學生科學競賽中，獲得第 二名。 交通大學奈米學士班的特色 前瞻性跨領域師資及課程整合 奈米尺寸在科學與工程跨領域之基礎與專業之學科整合: 電子、光電、材料、生科 24 專業領域 與 課程學習 在大一及大二時進行基礎課程，包括物理、化學、 電子、生命科學與數學之修習(含實驗課) 開設「奈米科學與工程」特色課程與實驗進行奈米 相關先進專業及實驗授課 在大三及大四時進行雙核心課程之修習，可以就 奈米電子、奈米光電、奈米材料及奈米生科四大 領域選修兩主專長領域課程 25 招 生 名 額 甄選入學 – 個人申請 為列 校系分則 採計方式 第一階段篩選 推甄：18名 第二階段篩選 ■繁星推薦 3名 國文 ■個人申請14名 英文 篩選 成績 審查 倍率 採計 比例 均標 － － 前標 10 1.00 數學 頂標 3.5 1.00 社會 － － 自然 頂標 總級分 － 10 － － 1.00 － ■理學院學士班丁組 1名(可分流至本班) 指考：8名 科目 檢定 科目 檢定 甄選 比例 審查資料 － 50% 團體面談 80分 0% 50% 審查資料項目(線上審查): 1.高中(職)在校成績證明 2.自傳(學生自述) 3.讀書計畫(含申請動機) 4.個人資料表 5.其他有利審查相關資料(EX:競賽,社團,幹部,能力檢定, 證照..等) 優 勢 培育全方位跨領域奈米科技優秀人才 本班學生只要成績優異，不限名額由學校輔助至國外 大學進行交換學生 開設「奈米科學與工程」特色課程與實驗，進行奈米 相關先進實驗 本班擁有專屬教師、24小時開放教學實驗室、圖書室 及研討室 27 大學法修訂，得以「學位學程」跨院系招生 「學士班」為尚未有「學位學程」一詞前,設立跨院系單位 大一不分系 延後分流 例如： 清大以學院招生之學士班 跨領域整合 無分流,雙專長 例如： 交大奈米學士班 交大電機資訊學士班 大二後分流至學系 28 前膽課程規劃 – 專業必選 專業必選18學分(任選兩個領域) 29 出 國 進 修 1.在校成績平均達80分， 2.新式托福79分以上或通過全民英檢中高級複試 2.進修一學期(含)或一學年 3.本學士班沒有名額限制 4. 補助金額每人以三十萬元為上限(一學年) 31 執行現況 – 出國交換學生 ■瑞典皇家理工學院：高子勛、李明翰、關景文 ■瑞典查默斯理工科技大學：劉世翔 交換期間：101年1月至6月 ■德國慕尼黑工業大學：林中平 ■荷蘭湍特大學：洪竟哲 交換期間：101年9月至102年6月 ■美國伊利諾香檳分校：謝佑生 ■芬蘭育華夫斯基大華：王亭堯 交換期間：102年1月至6月 32 團體面談／雙向溝通 廣而不精，學習不札實的疑慮 本班二屆畢業學生錄取研究所科系： 電子所、光電所、材料所、電物所、 電力機械所、工程海洋所、醫工所(電 子)、顯示所、分醫所、醫工所(生 物) 、生醫所等 第一屆： 全班70%同學申請研究所推甄， 應屆甄試錄取台交清研究所高達100% 第二屆： 全班76%同學申請研究所推甄或留學， 應屆甄試錄取台交清研究所高達100% 跨學院錄取:例如某位同學同時錄取清大工學院材料所、及交大電機學院電子所 奈米學士班第一屆畢業生研究所甄試 跨學院錄取團體面談／雙向溝通 分析圖表 奈米學士班第二屆畢業生研究所甄 試 跨學院錄取 分析圖表 錄取單一 學院系所 40% 錄取單一 學院系所 25% 同一人,錄 取雙學院 以上系所 75% 同一人,錄 取雙學院 以上系所 60% 33 團體面談／雙向溝通 廣而不精，學習不札實的疑慮 畢業系友回饋意見(101.06第一屆畢業) 第一屆畢業生台中一中林○峰：我覺得其實可以對學生多些 自信，大學時期學生學習能力強，涉略不同領域知識的能 力，並不會廣而不精，反而可以因為學的多而有更多創意的 可能性。奈米學士班的學生到各專業學系學習專業知識，課 堂上成績拿到前三分之一名次的學生不在少數，對於學生學 習熱誠與能力其實不需有疑慮。 34 團體面談／雙向溝通 廣而不精，學習不札實的疑慮 畢業系友回饋意見(102.06第二屆畢業) 第二屆畢業生建國中學朱○元：一般人覺得跨領域學習會 有”廣而不精”的疑惑，這是事實，但以奈米學士班而來， 雖不精，但不精的深度其實已可與專業學系中上程度的學生 比擬，而且我們的能力已通過各頂尖大學研究所錄取成果來 證明。今年5月中我們有辦第一屆畢業系友回娘家活動，學 長姊們不論是在台大、交大或清大，都覺得在所屬實驗室 裡，能力並不輸其他同學。 35 團體面談／雙向溝通 廣而不精，學習不札實的疑慮 畢業系友回饋意見(102.06第二屆畢業) 第二屆畢業生師大附中趙○斌：對自己選的領域如果都有認 真去修，去弄懂，真的不會比其他系差，還有可能比他們更 具優勢，能夠以不同的基礎去看同一個問題。 36 台積電工程師碩博士新資比較圖 累計 Salary 30000000 20000000 Master 10000000 Ph.D. 0 1 3 5 7 Y ears 9 11 國立交通大學 奈米科學及工程學士學位學程 絕對是您的第一選擇！ 謝 謝！ 網站： http://www.nano.nctu.edu.tw 38 Q&A 奈米科技在電子的應用 課 程 規 劃 必 選 | 奈 米 電 子 領 域 研究奈米尺度之電子行為理論、元件物理模型與 奈米電子元件工程技術 奈米科技光電及能源的應用 發展光纖雷射、半導體雷射、奈米光電元件及光源 課 程 規 劃 必 選 | 奈 米 光 電 領 域 利用平行雷射光入射具有特殊設計開孔的遮光板來產生多道不同 方向的雷射光，以這些雷射光來干涉，產生各式各樣的光學圖斑 光學圖斑產生的 實驗架構示意圖 He-Ne Laser Mask 實際產生的各式 各樣光學圖斑 3道光 Beam expander Focusing lens f = 1000mm 4道光 5道光 CCD camera 6道光 7道光 21道光 30道光 Fig. 2 8道光 9道光 10道光 奈米科技在材料的應用 課 程 規 劃 必 選 | 奈 米 材 料 領 域 研發新型奈米材料及製程與結構，發展下世代 奈米電子、光電、能源及生醫元件 可撓可攜帶式有機太陽能電池材料結構 奈米科技在生醫的應用 多功能磁性奈米藥物載體: 腫瘤的追蹤及治療 Blood vessel Normal Cell drug (1 1 0 ) 課 程 規 劃 必 選 | 奈 米 材 料 領 域 (1 1 0 Magnet ) 2 nm Magnetic Nanoparticle Cancer Cell 課 程 規 劃 必 選 | 奈 米 生 物 科 技 領 域 奈米標靶藥物載體對腫瘤細胞選擇性攻擊 課 程 規 劃 必 選 | 奈 米 生 物 科 技 領 域 整合奈米科技、生命科學與固態電子 發展奈米生物電子元件 奈米銀及DNA分子 高靈敏生物電子感測器 前膽課程規劃 專業必修 71學分 校定共同 (外文通識) 28學分 畢業學分 130學分 非通識專業 自由選修 11學分 專業必選 18學分 自由選修 2學分 46 前膽課程規劃 – 專業必修 專業必修 71 學分 奈米特色課程：奈米材料簡介、奈米科技導論、奈米科學與工程實驗 47 執行現況 –師資 49