導熱過程不耗能 台大碩士改寫教科書

◆ 導熱過程不耗能 台大碩士改寫教科書
http://mag.udn.com/mag/edu/storypage.jsp?f_ART_ID=464605

【聯合晚報╱記者游婉琪╱台北報導】2013/07/05

台大今天發表最新的研究成果，27歲的台大應屆碩士生蕭子綱，在台大凝態研究中心實驗室發現一種前所未見的無損耗、無碰撞的「波動型」熱傳導現象，改寫教科書中傳統熱傳導模型，對未來熱電材料的研發和熱能運用將有關鍵性影響，這項研究成果發表於7月份國際頂尖奈米科技期刊《Nature Nanotechnology》。

台大凝態研究中心助理研究員張之威說，過去教科書中定義的傳統熱傳導現象，就像「把奶精放入咖啡」，奶精間會彼此碰撞逐漸傳導擴散，但會破壞熱傳導本身的波動性質，造成熱能無法像電子、光纖一樣的傳遞訊息。

但如今台大凝態研究中心突破困境，研究團隊發現，只要在室溫下，利用尋常的矽鍺半導體，發現一種全新無損耗、無碰撞的波動型熱傳導現象。張之威比喻，波動型熱傳導就像「發射子彈」，過程中不會有任何碰撞，也不會造成能量耗損，未來推廣應用的潛力相當大。例如，可以讓手機、筆電更耐熱，增加使用效能。


尋常矽鍺半導體 內有玄機

張之威指出，「矽鍺半導體」是一種應用很普遍的材料，因導熱效果材差，幾乎沒有人會在這個材料上尋找熱傳導的波動現象。過去大多數專家尋找熱傳導波動現象，都會從鑽石、石墨烯或奈米碳管等導熱良好的特殊材料中著手。

台大研究團隊發現，在一般室溫下的矽鍺半導體中，熱能經過「矽鍺奈米線」時，波動性熱傳導現象能保持8微米長，比教科書中的4奈米長足足大了1000倍，甚至比鑽石或石墨烯還長了十倍以上，顯示出熱能傳輸也能有無損耗、無碰撞的波動現象，令科學家為之驚豔。

張之威解釋，矽鍺半導體本身的合金特性，禁止高頻熱能在奈米線上傳輸，而只允許極低頻熱能在奈米線中跑，就像高速公路閘道管制功能，只允許載滿50人以上的客運在高速公路上跑，高速公路上幾乎沒有車，自然不會發生車禍碰撞。

台大研究團隊之所以能發現異常的波狀熱傳導現象，背後功臣是蕭子綱，他在實驗室耐心操作將近一年半，將一根根的奈米線釣到量測裝置上，才讓指導教授得以從實驗數據中發現新現象。

蕭子綱9月將赴英國劍橋大學攻讀博士，他參與台大凝態中心「奈米物理實驗室」長達三年，常在實驗室裡工作到深夜。這次論文發表，校方特別將他的名字掛在台大多名資深教授前，肯定他的貢獻。


閱報秘書／熱傳導

【聯合晚報╱記者游婉琪╱整理】

傳統熱傳導屬於擴散現象，就好比把奶精加入咖啡中，奶精分子與咖啡分子間會彼此碰撞，讓奶精分子逐漸擴散到整杯咖啡。熱分子正是經由類似碰撞過程，從高溫處傳遞到低溫處。

波動型熱傳導則像是把石頭丟到水塘裡，水波會一層一層傳遞出去，是一種不受任何碰撞，即可傳播熱能的現象，優點在於過程不會產生任何能量損耗。



◆ 花400多天「釣」奈米線 蕭子綱體會一步一腳印
http://mag.udn.com/mag/edu/storypage.jsp?f_ART_ID=464612

【聯合晚報╱記者游婉琪╱台北報導】2013/07/05

台大研究團隊首度發現全新的熱傳導方式，幕後功臣正是年僅27歲、現任台灣大學凝態中心研究助理的蕭子綱。剛從台大應用物理所畢業的他，將飛往英國劍橋大學攻讀博士學位，台大新任校長楊泮池今天大力稱讚他：「台大一名研究生的表現，比世界一流大學的博士生還亮眼！」

台大凝態中心研究團隊發現波狀熱傳導現象，經國際期刊《Nature Nanotechnology》刊載，已獲得物理學界與工程學界重視。這項難以被發現的研究數據，是蕭子綱在實驗室耐心操作四百多天，才讓研究團隊得以發現新現象。他說這個實驗讓他充分明白一步一腳印的實驗精神。

蕭子綱參與台大凝態中心的「奈米物理實驗室」，幾乎天天待在實驗室裡，有時甚至工作到半夜。為了解矽鍺奈米線的熱傳導特性，他必須用機器手臂，將一根根矽鍺奈米線釣到量測裝置上後，才能偵測熱傳導現象，繁瑣又細膩的工作極度考驗他的耐心、細心和恆心 。

蕭子綱說，這個實驗的失敗率高到無法計算，最難的部分在於把矽鍺奈米線「釣」出來，常常釣上一根就要花一個下午，碩士生涯大半時間都在與奈米線作戰，大約成功釣了快100根左右。

蕭子綱的名字在論文上被掛在多位台大資深學者前，肯定他的研究貢獻。蕭子綱把這項成就歸功於幸運之神的眷顧，希望在劍橋求學期間，能繼續發表更亮眼的研究成果。

※ 相關報導：

＊ Observation of room-temperature ballistic thermal conduction persisting over 8.3 μm in SiGe nanowires
http://www.nature.com/nnano/journal/v8/n7/full/nnano.2013.121.html

Tzu-Kan Hsiao, Hsu-Kai Chang, Sz-Chian Liou, Ming-Wen Chu,
Si-Chen Lee & Chih-Wei Chang.
Nature Nanotechnology 8, 534–538 (2013)
doi: 10.1038/nnano.2013.121

＊ 新研究連結熱轉移與材料結合強度
＊ 以有序風格推進冷卻的邊疆
＊ 熱電效率中，一個令人意外的線索
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