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2019中研院開放日:報名聽講座拿贈品,該知道的闖關攻略都在這裡

研之有物│中央研究院_96
・2019/10/10 ・7044字 ・閱讀時間約 14 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

  • 採訪編輯|劉芝吟、美術編輯|林洵安

中研院 Open House

2019 / 10 / 26 (六),超過 300 場科學、人文活動任你挑!每年 10 月的中研院開放參觀日,是國內最盛大的科普盛會, 院內 31 個院所、研究中心,精心設計活潑精彩的展覽與講座,熱烈歡迎 5-95 歲的科青、文青、知青們,一起進攻中研知識大迷宮。

行前準備 1 :需要事先報名嗎?

院區參觀不用報名,當天可自由走訪開放的院所與展覽館。講座、導覽活動,則建議先查詢活動網站,確認是否需要預約報名。當日活動大致分成幾類:

1.事先報名:部分活動需上網預約報名,若人數額滿,也會顯示在官網上。

2.當天領取號碼牌:部分活動會分梯次,例如實驗室導覽、闖關遊戲,最好提前到場領取號碼牌。

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3.現場開放:大部分的演講和活動,都是當天自由入場,不需事前報名。

行前準備 2 :活動好多!誰能幫忙排行程?

「九點有實驗室導覽,十點半要聽黑洞演講,一點還要玩闖關…..」別擔心!活動網站上可依個人需求篩選,再按時間排序列表。如果想整理當天行程,建議先註冊會員、通過驗證,登入後便能儲存感興趣的活動,列印成紙本,當天帶著「自由行」小筆記輕鬆遊。

資料來源│院區開放活動網站
● Step 1 :註冊會員後登入網站,到「活動資訊」中透過條件篩選活動。
資料來源│院區開放活動網站
● Step 2 :點進個別活動頁面,按下右方愛心符號。
資料來源│院區開放活動網站
● Step 3 :挑選完後,到「會員管理」-「行程收藏夾」,按時間或地點排序,可隨時登入查閱,或列印隨身攜帶。

行前準備 3 :聽說……有紀念品可以拿?

先到接待處(中研院正門行政大樓對面歷史文物陳列館前路口處皆有設置)索取活動導覽地圖,只要集滿 16 個戳章(需包含紅、藍、黃各 5 個,黑 1 個),就能領取限量紀念品「手繪玻璃杯」。

各色戳章哪兒找?數理科學組活動為紅色,生命科學組活動是藍色,人文社會科學組活動是黃色,黑色則為黑洞主題特展。

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  • 兌換時間:14:00 起,贈完為止
  • 兌換地點:基因體研究中心旁
  • 兌換數量:每人限兌換 1 份,紀念品共 2500 份,贈完為止。

2019 黑洞主題展:跟著瘋狂天文學家,來場宇宙大冒險

拍到了,拍到了!還記得今年 4 月 10 日全球矚目的直播嗎?台北與五座城市同步全球直播,宣告世紀超級創舉:人類成功拍下了史上第一張黑洞照!

中研院天文及天文物理研究所,是這項跨國「事件視界望遠鏡計畫(Event Horizon Telescope, EHT)」重要成員,今年的院區開放特別推出「黑洞主題特展」,將帶你體驗精彩黑洞之旅,以及瘋狂科學家的腦內黑洞!

最受期待的「主題演講」,由廖俊智院長主持、賀曾樸院士與陳明堂研究員分享黑洞觀測歷程。兩場科普講座,研究員也將為大家科普黑洞理論二三事,包括幾何學如何為相對論助一臂之力;拿下 2017 諾貝爾獎的重力波,和黑洞觀測有什麼關係?

本次主題展特別與台北市立天文館合作,設置一系列互動裝置。前往導覽區,欣賞黑洞故事影片,搞懂「事件視界望遠鏡」。戴上 VR 眼鏡,你可以身歷其境黑洞的神祕魔幻。摘下道具,眼前還有黑洞動態浮空投影。意猶未竟?那不如到星際攝影棚,拍張外太空主題照帶回家!

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【主題演講:前所未見-黑洞現形記】

中研院主導的「格陵蘭望遠鏡」,在 2018 年成功與另外兩組大型望遠鏡形成接近地球大小的大三角形,拍下人類第一張黑洞照。這一系列世界創舉的研究,如何構想、推進?賀曾樸院士、陳明堂研究員現身說法,帶領大家再次體驗黑洞現形記。

  • 時間:10:30-12:00
  • 地點:人文社會科學館 3 樓國際會議廳
  • 適合對象:12 歲以上

【科普講座:利用重力波探測宇宙黑洞】

  • 時間:14:30-15:20
  • 地點:人文社會科學館 3 樓第 1 會議室
  • 適合對象:高中以上

【科普講座:幾何學──重力研究的好幫手】

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  • 時間:13:30-14:20
  • 地點:人文社會科學館 3 樓第 1 會議室
  • 適合對象:高中以上
參考文章│把望遠鏡搬到格陵蘭?!觀測黑洞的瘋狂天文學家

【互動體驗】

黑洞動態浮空投影、VR 體驗、黑洞拼拼樂、 ALMA 創意照相亭、星際攝影棚、 利用重力波偵測黑洞,一系列寓教於樂的互動裝置,讓你超時空穿越外太空,深度體驗黑洞的迷幻魔力。

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:人文社會科學館 2 樓
  • 適合對象:不限,無需報名(9:30、10:30、11:30、14:30、15:30 皆有黑洞故事導覽解說)
參考文章│在夏威夷山頂窺見古老的星系──王為豪專訪 、電腦裡的小宇宙,重現絢麗的恆星爆炸!專訪陳科榮
戴上 VR 眼鏡,神祕的黑洞世界盡現眼前。

科普演講精選:請問研究員……

「草藥能治病嗎?」「蟑螂為何打架?」「超級英雄給我們上了什麼政治思想課?」從外太空到內子宮,人文、生命、數理各領域知識大解謎!由各領域研究專家現身說法,以深入淺出的方式分享科普知識,只要帶著好奇的心、求知的腦袋、發亮的雙眼,保證場場讓你大開眼界,絕不空手而歸。

【超級英雄的奇幻政治思想世界】

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歡迎來到漫威中研分部,重新認識超級英雄!講座將帶領大家進入奇幻宇宙世界,重新思考何謂正義?為了實踐正義,能允許超級英雄武力無上限嗎?拯救全宇宙,不得不犧牲少數人是對的嗎?三個場次、三個主題,一起面對超級英雄的選擇難題。

  • 時間:首場 11:10-11:40(後續場次為 14:10、15:10)
  • 地點:人文社會科學研究中心 1 樓第 1 會議室
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│ 中研院院區開放活動網站

【新生:博物館文物回到部落的兩個月】

台灣官方博物館第一次將原民文物,帶回部落「共作展示」。從博物館到象鼻部落,車程不過短短兩小時,但文物的返鄉之路卻足足走了二十年。「老人家」為何流浪到南港,又如何漫漫重返故鄉,聽聽策展的研究員動人分享。

  • 時間:11:30-12:30
  • 地點:民族學研究所新館 3 樓 2319 會議室
  • 適合對象:12 歲以上,請事先報名
參考文章│「故鄉啊,你還記得我們嗎?」中研院泰雅文物回原鄉
圖片來源│中研院民族所

【蟑螂為何打架】

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蟑螂大戰開打!根據科學家研究,動物面對不同社會關係,例如求偶競爭、交配等,會產生相應的生理反應,但這一切的刺激來源是什麼?小強難道會「看」彼此不順眼,一言不合、大打出手?小強演化大戲,這裡上演。

  • 時間:10:00-11:00
  • 地點:細胞與個體生物學研究所 1 樓演講廳
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│iStock

【編輯基因世代全面啟動?】

2018 年,中國科學家宣稱,人類第一對基因編輯寶寶誕生!「想編就編」的基因改革時代來了嗎?基因編輯究竟在編什麼?它是拯救基因突變疾病的靈丹妙藥,還是將帶來難以預料的災禍?

  • 時間:10:00-10:30
  • 地點:基因體研究中心
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│iStock
參考文章│人體基因編輯是在編什麼?五分鐘搞懂基因神剪 CRISPR、隨心所欲編輯人體基因的時代來了?專訪凌嘉鴻

【生理時鐘可以為你做什麼?】

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對抗 Monday Blue,得先調整生理時鐘,但生理時鐘藏在哪?它和大癌症有關係?除了大腦,身體各器官也有自己的生理時鐘?熬夜趕報告,怎樣才能降低對生理時鐘的干擾?生理時鐘大哉問,夜半追劇打 game 前,先來聽聽研究員怎麼說。

  • 時間:10:45-11:15
  • 地點:基因體研究中心 1 樓演講廳
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│iStock
圖說重製│張語辰
參考文章│熬夜加班、打 game 追劇再補眠就好?小心未來癌症來陪睡

【誕生於物理界的動畫電影「重甲機神 Baryon」】

動畫咖、物理咖,兩個心願一次滿足! 11 月即將上映的動畫《重甲機神 Baryon》,竟然是一部誕生於物理年會,由兩位物理學家擔綱編劇的科幻電影!講座特別邀請創作故事的兩位科學家,分享他們如何把硬梆梆的科學知識,化為螢幕上精彩的動畫故事。

  • 時間:13:00-14:30
  • 地點:物理研究所 1 樓演講廳
  • 適合對象:年齡不拘,限 250 人
圖片來源│ 院區開放活動網站

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【當數據科學遇上社會學—從複雜系統角度看動態社會網絡】

社會科學也能運用大數據?當然!不論是人文或科學研究,善用數據科學,都能為研究裝上超級引擎。那……一般人呢?講座將分析大學生如何選擇輔系、雙主修、轉系科系,還有臉書上的朋友怎麼一層層牽引而來。大數據還能怎麼廣泛運用?就讓講者告訴你。

  • 時間:10:00-11:30
  • 地點:人文社會科學館 802 會議室
  • 適合對象:12 歲以上
參考文章│從手機網路訊號資料,探勘人口動態奧妙
圖片來源│ iStock

導覽活動精選:處處有寶不思議

除了知識大補丸的精彩演講,院內各路研究團隊、博物館,也精心設計了豐富的展覽與互動體驗,把看似深不可測的 2D 知識,化為香甜好入口的 3D 活動。科學家實驗室都藏著哪些高科技儀器?人類學家上山下海挖什麼寶?別錯過各院所精彩活動、展覽,保證場場超值。

【螞蟻的微觀世界】

千軍萬「螞」在這裡!中研院有一座神祕的螞蟻房,裡頭養了數以萬計的螞蟻軍團,科學家為了誘捕蟻雄兵,還想出奇招,模擬大雨淹水。到底研究員要研究什麼?這麼多螞蟻,他們怎麼「好好照料」?小螞蟻大世界,歡迎瞧瞧去。

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:跨領域科技研究大樓
  • 適合對象:不限
參考文章│「我在中研院養螞蟻」王忠信與他的紅火蟻大軍
攝影│林洵安

【冷戰遺產:黑貓中隊高空偵照下的故事】

1949 年,在美國 CIA 協助下,空軍第 35 號中隊成立,又名「黑貓中隊」。28 位飛行員組成這支神祕的飛行部隊,展開無數祕密偵查任務。事故不被承認、無法及時救援,隨時可能無聲無息為國捐軀…..老兵不死,那些掠行高空的故事將重現你我眼前。

  • 時間:9:00-16:00(10:30、14:30 各有一場導覽活動)
  • 地點:人文社會科學研究中心 1 樓第 2 會議室
  • 適合對象:不限
圖片來源│院區開放活動網站

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【理財小幫手對話機器人】

沒朋友,以後可以和機器人聊天嗎?先來試試和理財小幫手對話吧。只要以運用文字或語音,就能輕鬆和機器人展開互動。「嗨,請問AI理專,我的投資風險屬性有多高咧?」「你建議我從哪一步開始呢?」

  • 時間:10:00-16:00
  • 地點:資訊科學研究所 1 樓大廳
  • 適合對象:不限

【音樂人工智慧的最新發展】

如果電腦是你的孩子,除了讓它幫忙「選花生」,你會希望它能深度學什麼?這裡有個好點子:音樂!音樂人工智慧是新發展的熱門議題,包含自動採譜、音樂生成、機器鑑賞,有了人工智慧小幫手,你會發現當音樂遇上科技,原來這麼有趣。

  • 時間:10:00-16:00
  • 地點:資訊科學研究所 1 樓大廳
  • 適合對象:不限
參考文章│天才莫札特的傳說很狂?現在只要一鍵就做得到!
攝影│張語辰

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【量子電子元件實驗室】

實驗室導覽,絕對是院區開放不能錯過的重頭戲,特別推薦給科學重度患者、想一睹實驗室真面目的學生,以及充滿好奇心的你。由研究團隊親自解說,帶大家輕鬆了解什麼是量子電子元件?實驗如何操作?除了量子電子元件實驗室,還有許多超強科學家在各家實驗室等你喔,快上活動官網查一查。

  • 時間:9:40、10:40、13:30、14:30 各有一場導覽
  • 地點:物理研究所
  • 適合對象:12 歲以上,每場次限 15 人,現場排隊
參考文章│量子電子元件 hen 夯,但如何掌握像情人心難測的量子位元?
攝影│張語辰

【當氣球遇到液態氮】

什麼是空氣的溫度?溫度和壓力的關係是什麼?液態氮又是什麼?當氣球遇上液態氮,會…..砰嗎?動手體驗,不知不覺你就能 get 到「氣體動力論」!

  • 時間:10:00-16:00(12:00-13:00 休息)
  • 地點:人文社會科學館 4 樓交誼廳
  • 適合對象:12 歲以上
圖片來源│院區開放活動網站

親子推薦:解救爸媽!滿足小孩的 100 個為什麼

「家裡有小朋友,可以參加院區開放嗎?」當然!開放活動日有許多輕鬆有趣的互動,推薦給親子組參加,孩子輕鬆學科普,爸媽快樂遛小孩。可挑選年齡不限或適合國小、國中的活動,全家一起到院區郊遊,體驗科普好好玩。

【利益衝突闖關遊戲】

  • 時間:10:00-11:00、14:00-15:00
  • 地點:蔡元培紀念館 1 樓大廳
  • 適合對象:不限,無需報名

【科學摺紙:摺出自我組裝的 24 面體蛋白球】

  • 時間:14:00-15:00、15:00-16:00
  • 地點:生物化學研究所 1 樓 102 室
  • 適合對象:6 歲以上,無需報名,活動完成將贈送限量版紀念鉛筆
圖片來源│iStock

【漢代畫象石拓印】

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:歷史文物陳列館 2 樓遊戲區
  • 適合對象:不限,無需報名
圖片來源│院區開放活動網站

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【地底時光隧道─考古發掘體驗】

  • 時間:13:00-13:40、14:00-14:40、15:00-15:40
  • 地點:臺灣考古館中庭
  • 適合對象:12 歲以上,國小學童建議家長陪同。8:30 開始發放入場券,每人限領 1 場次,每場次限領 1 張
圖片來源│院區開放活動網站

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【天文遊戲教室】

  • 時間:9:00-15:00
  • 地點:人文社會科學館 4 樓北側走廊
  • 適合對象:6 歲以上
圖片來源│院區開放活動網站

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【生態導覽展示與闖關遊戲】

  • 時間:9:00-16:00
  • 地點:生態池
  • 適合對象:不限,無需報名,闖關遊戲設置 7 道關卡,通關者致贈精美小禮物。
圖片來源│生態志工隊

中研院怎麼去?

  • 地址:臺北市南港區研究院路二段 128 號
  • 交通:中研院周邊停車不易,建議多多使用大眾運輸工具。可先搭乘捷運板南線到「南港站」或「南港展覽館站」,再轉乘公車至「中研新村」或「中研院」站下車即抵達。
  • 公車:
  1. 「南港站」 2 號出口,步行至右手邊的站牌,搭乘 212、270、藍 25 公車。
  2. 「南港展覽館站」 5 號出口,步行至馬路對面左手邊的站牌,搭乘任一班公車。

各展館怎麼找?

想快狠準找到目標位置,可在活動官網「活動資訊」中點選「導覽地圖下載」,以及「互動地圖」,幫你迅速搜尋目的地。

中研院宛如超大型迷宮,最好提早抵達,才不會在院區內暈頭轉向眼茫茫,錯過講座活動時間。另外,分享一個小撇步:中研院有三個大門,分別對應生科大道、數理大道、人文大道,同一領域的展館通常坐落在該大道上。掌握這個原則,就能縮短大海撈針的搜尋時間。

中研院有三個大門,分別對應生命大道、數理大道、人文大道。顧名思義,該領域的展館通常坐落於該大道。
圖片來源│院區開放活動網站

中研院怎麼吃?

院區開放日,除了中研院周邊的家常餐飲店、大門處有兩家便利超商,當天院內還有以下餐飲選擇:

1. 行動餐車:

統計所前空地

歷史文物陳列館旁

生態時代館廣場前

物理所大門前

基因體研究中心大門前

2. 便當攤位:

行政大樓前草坪

綜合體育館前

3. 院內餐廳:

蔡元培館 Trine & Zen Café

一兆堂餐廳

學術活動中心 1 樓 「微風美饌」(美食街)

除了以上選項,也推薦大家自備午餐,當天帶著愛心美食來野餐,不必排隊就能吃飽喝足,充電再戰。

「互動地圖」中選取餐飲資訊,便能看見有刀叉標示的地點。
圖片來源│院區開放活動網站

一年一次的活動,歡迎你一起來和我們感受知識研究的暢快驚奇。聽聽講座、動手實作,感受科學家的執著熱情,交流人文社會學者的深刻關懷。

相信這一天,你會發現:中研院,原來這麼豐富有趣!

延伸閱讀

  • 2019 院區開放網站
  • 研之有物 Facebook 專頁
  • 中央研究院 Facebook 專頁

本文轉載自中央研究院研之有物,原文為【2019 攻略】一年只有一次!中研院開放參觀這樣玩,泛科學為宣傳推廣執行單位

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研之有物│中央研究院_96
295 篇文章 ・ 3391 位粉絲
研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

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快速通道與無盡地界:科幻作品裡的黑洞——《超次元.聖戰.多重宇宙》
2046出版
・2024/02/08 ・4430字 ・閱讀時間約 9 分鐘

星際捷徑

一個無底深淵怎能成為星際飛行的捷徑呢?原來按照愛因斯坦的理論,黑洞是一個時空曲率趨於無限大——也就是說,時空本身已「閉合」起來的區域。但往後的計算顯示,若收縮的星體質量足夠大的話,時空在閉合到某一程度之後,會有重新開敞的可能,而被吸入的物體,將可以重現於宇宙之中。只是,這個「宇宙」已不再是我們原先出發的宇宙,而是另一個宇宙、另一個時空(姑毋論這是甚麼意思)。按照這一推論,黑洞的存在,可能形成一條時空的甬道(稱為「愛因斯坦-羅森橋接」),將兩個本來互不相干的宇宙連接起來。

這種匪夷所思的推論固然可以成為極佳的科幻素材,但對於克服在我們這個宇宙中的星際距離,則似乎幫助不大。然而,一些科學家指出,愛因斯坦所謂的另一個宇宙,很可能只是這一宇宙之內的別的區域。如果是的話,太空船便可由太空的某處飛進一個黑洞之內,然後在遠處的一個「白洞」(white hole)那兒走出來,其間無須經歷遙遠的星際距離。把黑洞和白洞連結起來的時空甬道,人們形象地稱之為「蛆洞」、「蛀洞」或「蟲洞」(wormhole)。

科幻作品裡常以穿越蟲洞作為星際旅行的快速通道。圖/envato

「蛆洞」是否標誌著未來星際旅行的「捷徑」呢?不少科幻創作正以此為題材。其中最著名的,是《星艦奇航記》第三輯《太空站深空 9 號》(Deep Space Nine, 1993-1999),在劇集裡,人類發現了一個遠古外星文明遺留下來的「蛆洞」,於是在旁邊建起了一個龐大的星際補給站,成為了星際航運的聚散地,而眾多精彩的故事便在這個太空站內展開。

我方才說「最著名」,其實只限於《星艦》迷而言。對於普羅大眾,對於「蛆洞」作為星際航行手段的認識,大多數來自二○一四年的電影《星際效應》(Interstellar,港譯:《星際啟示錄》),其間人類不但透過蛆洞去到宇宙深處尋找「地球 2.0」(因為地球環境已大幅崩壞),男主角更穿越時空回到過去,目睹多年前與年幼女兒生離死別的一幕。電影中既有大膽的科學想像,也有感人的父女之情,打動了不少觀眾。大家可能有所不知的是,導演基斯杜化.諾蘭(Christopher Nolan, 1970-)邀請了知名的黑洞物理學基普.索恩(Kip Thorne, 1940-)作顧問,所以其中所展示的壯觀黑洞景象,可不是憑空杜撰而是有科學根據的呢!

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星際效應裡的黑洞景象。圖/wikimedia

那麼蛆洞是否就是人類進行星際探險的寄託所在呢?

然而事情並非這麼簡單。我們不要忘記,黑洞的周圍是一個十分強大的引力場,而且越接近黑洞,引力的強度越大,以至任何物體在靠近它時,較為接近黑洞的一端所感受到的引力,與較為遠離黑洞的一端所感受到的,將有很大的差別。這種引力的差別形成了一股強大之極的「潮汐張力」(tidal strain),足以把最堅固的太空船(不要說在內的船員)也撕得粉碎。

潮汐張力的危險不獨限於黑洞,方才提及的中子星,其附近亦有很強的潮汐力。 拉瑞.尼文(Larry Niven, 1938-,港譯:拉利.尼雲)於一九六六年所寫的短篇〈中子星〉(Neutron Star),正以這一危險作為故事的題材。

尤有甚者,即使太空船能抵受極大的潮汐力,在黑洞的中央是一個時空曲率趨於無限,因此引力也趨於無限的時空「奇點」(singularity)。太空船未從白洞重現於正常的時空,必已在「奇點」之上撞得粉碎,星際旅程於是變了死亡旅程。

然而,往後的研究顯示,以上的描述只適用於一個靜止的、沒有旋轉的黑洞,亦即「史瓦西解」所描述的黑洞。可是在宇宙的眾多天體中,絕大部分都具有自轉。按此推論,一般黑洞也應具有旋轉運動才是。要照顧到黑洞自旋的「場方程解」,可比單是描述靜止黑洞的史瓦西解複雜得多。直至一九六三年,透過了紐西蘭數學家羅伊・卡爾(Roy Kerr, 1934-)的突破性工作,人類才首次得以窺探一個旋轉黑洞周圍的時空幾何特性。

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圖/envato

旋轉的黑洞

科學家對「卡爾解」(The Kerr solution)的研究越深入,發現令人驚異的時空特性也越多。其中一點最重要的是:黑洞中的奇點不是一個點,而是一個環狀的區域。即只要我們避免從赤道的平面進入黑洞,理論上我們可以毋須遇上無限大的時空曲率,便可穿越黑洞而從它的「另一端」走出來。

不用說,旋轉黑洞(也就是說,自然界中大部分的黑洞)立即成為科幻小說作家的最新寵兒。

一九七五年,喬.哈德曼(Joe Haldeman,1943-)在他的得獎作品《永無休止的戰爭》(The Forever War, 1974)之中,正利用了快速旋轉的黑洞(在書中稱為「塌陷體」——collapsar)作用星際飛行——以及星際戰爭得以體現的途徑。

由於黑洞在宇宙中的分佈未必最方便於人類的星際探險計劃,一位科學作家阿德里安.倍里(Adrian Berry,1937-2016)更突發奇想,在他那充滿想像的科普著作《鐵的太陽》(The Iron Sun, 1977)之中,提出了由人工製造黑洞以作為星際轉運站的大膽構思。

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要特別提出的一點是,飛越旋轉黑洞雖可避免在奇點上撞得粉碎,卻並不表示太空船及船上的人無須抵受極強大的潮汐力。如何能確保船及船員在黑洞之旅中安然無恙,是大部分作家都只有輕輕略過的一項難題。

此外,按照理論顯示,即使太空船能安然穿越黑洞,出來後所處的宇宙,將不是我們原先出發的那個宇宙;而就算是同一個宇宙,也很可能處於遙遠的過去或未來的某一刻。要使這種旅程成為可靠的星際飛行手段,科幻作家唯有假設人類未來對黑洞的認識甚至駕馭,必已達到一個我們今天無法想像的水平。

然而,除了作為星際飛行途徑,黑洞本身也是一個怪異得可以的地方,因此也是一個很好的科幻素材。黑洞周圍最奇妙的一個時空特徵,就是任何事物——包括光線——都會「一進不返」的一道分界線,科學家稱之為「事件穹界」(event horizon)。這個穹界(實則是一個立體的界面),正是由當年史瓦西計算出來的「史瓦西半徑」(Schwarzschild radius)所決定。例如太陽的穹界半徑是三公里,也就是說,假若一天太陽能收縮成一個半徑小於三公里的天體,它將成為一個黑洞而在宇宙中消失。「穹界」的意思就是時空到了這一界面便有如到了盡頭,凝頓不變了。

圖/envato

簡單地說,穹界半徑就是物體在落入黑洞時的速度已達於光速,而相對論性的「時間延長效應」(time dilation effect)則達到無限大。對太空船上的人來說,穿越界面的時間只是極短的頃刻,但對於一個遠離黑洞的觀測者,他所看到的卻是:太空船越接近界面,船上的時間變得越慢。

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而在太空船抵達界面時,時間已完全停頓下來。換句話說,相對於外界的人而言,太空船穿越界面將需要無限長的時間!

無限延長的痛苦

了解到這一點,我們便可領略波爾.安德遜(Poul Anderson, 1926-2001)的短篇〈凱利〉(Kyrie, 1968)背後的意念。故事描述一艘太空船不慎掉進一個黑洞,船上的人自是全部罹難。但對於另一艘船上擁有心靈感應能力的一個外星人來說,情況卻有所不同。理由是她有一個同樣擁有心靈感應能力的妹妹在船上,而遇難前兩人一直保持心靈溝通。由於黑洞的特性令遇難的一剎(太空船穿越穹界的一剎)等於外間的永恆,所以這個生還的外星人,畢生仍可在腦海中聽到她妹妹遇難時的慘叫聲。

安德遜這個故事寫於一九六八年,可說是以黑洞為創作題材的一個最早嘗試。

短篇〈凱利〉便是利用黑洞的特性——遇難的一剎等於外間的永恆——使生還者感受無盡的痛苦。圖/envato

太空船在穹界因時間停頓而變得靜止不動這一情況在阿爾迪斯一九七六年寫的《夜裡的黑暗靈魂》(The Dark Soul of the Night)中,亦有頗為形象的描寫。恆星的引力崩塌,在羅伯特.史弗堡(Robert Silverberg)的《前往黑暗之星》(To the Dark Star, 1968)之中卻帶來另一種(雖然是假想的)危險。故事中的主人翁透過遙感裝置「親身」體驗一顆恆星引力塌陷的過程,卻發覺時空的扭曲原來可以使人的精神陷於瘋狂甚至崩潰的境地。

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以穹界的時間延長效應為題材的長篇小說,首推弗雷德里克.波爾(Frederik Pohl, 1919-2013)的得獎作品《通道》(Gateway, 1977),故事描述人類在小行星帶發現了由一族科技極高超的外星人遺留下來的探星基地。基地內有很多完全自動導航的太空船,人類可以乘坐這些太空船穿越「時空甬道」抵達其他的基地,並在這些基地帶回很多珍貴的,因此也可以令發現者致富的超級科技發明。

故事的男主角正是追尋這些寶藏的冒險者之一。他和愛人和好友共乘一艘外星人的太空船出發尋寶,卻不慎誤闖一顆黑洞的範圍。後來他雖逃脫,愛人和好友卻掉進黑洞之中。但由於黑洞穹界的時間延長效應,對於男主角來說,他的愛人和好友永遠也在受著死亡那一刻的痛苦,而他也不歇地受著內疚與自責的煎熬。

故事的內容由男主角接受心理治療時逐步帶出。而特別之處,在於進行心理治療的醫生不是一個人,而是一副擁有接近人類智慧的電腦。全書雖是一幕幕的人機對話,描寫卻是細膩真摯、深刻感人,實在是一部令人難以忘懷的佳作。

圖/envato

由於這篇小說的成功,波氏繼後還寫了兩本續集:《藍色事件穹界以外》(Beyond the Blue Event Horizon, 1980)及《希徹會晤》(Heechee Rendezvous, 1984)。而且兩本都能保持很高的水準。

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時間延長效應並非一定帶來悲劇。在先前提及的《永無休止的戰爭》的結尾,女主角正是以近光速飛行(而不是飛近黑洞)的時間延長效應,等候她的愛侶遠征歸來,為全書帶來了令人驚喜而又感人的大團圓結局。

七○年代末的黑洞熱潮,令迪士尼(Walt Disney)的第一部科幻電影製作亦以此為題材。在一九七九年攝製的電影《黑洞》(The Black Hole)之中,太空船「帕魯明諾號」在一次意外中迷航,卻無意中發現了失蹤已久的「天鵝號」太空船。由於「天鵝號」環繞著一個黑洞運行,船上的人因時間延長效應而衰老得很慢。這艘船的船長是一個憤世疾俗的怪人,他的失蹤其實是故意遠離塵世。最後,他情願把船撞向黑洞也不願重返文明。

比起史提芬.史匹堡(Steven Spielberg, 1946-)的科幻電影,這部《黑洞》雖然投資浩大,拍來卻是平淡乏味,成績頗為令人失望。除了電影外,科幻作家艾倫.迪安.霍斯特(Alan Dean Foster, 1946-)亦根據劇本寫成的一本同名的小說。

這張圖片的 alt 屬性值為空,它的檔案名稱為 ___72dpi.jpeg

——本文摘自《超次元.聖戰.多重宇宙》,2023 年 11 月,二○四六出版,未經同意請勿轉載。

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減碳新招:二氧化碳再利用!光觸媒材料可以把二氧化碳還原成工業化學原料?——專訪中研院原分所陳貴賢特聘研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/11/03 ・5793字 ・閱讀時間約 12 分鐘

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本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|簡克志
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

降低碳排還不夠,奈米材料幫你直接減少二氧化碳!

氣候變遷問題日益嚴重,2023 年 9 月成為全球有史以來最熱的月份,臺灣夏天飆破 38 ℃ 的頻率逐漸增加。為了避免地表升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃,世界各國訂出 2050 年淨零排放的目標,設法減少大氣中的溫室氣體。減碳解方除了低碳電力之外,直接減少二氧化碳也是一條路徑。中央研究院「研之有物」專訪院內原子與分子科學研究所陳貴賢特聘研究員,他的研究專長是奈米能源材料,我們將介紹一種複合光催化材料:硫化鋅(ZnS)/硫化銦鋅(ZnIn2S4,簡稱 ZIS),在太陽光照射下,此材料表面發生的氧化還原反應,會將二氧化碳還原成有用的工業化學原料!

為了避免全球升溫超過工業化前水準的 +1.5 ℃,我們需要減少碳排放與開發負碳技術,並盡量在 2050 年左右達到全球溫室氣體淨零排放量的目標。所謂的「工業化前水準」是指 1850-1900 年的平均溫度。
圖|iStock

地球「保冷」計畫——減碳是關鍵

我們每天排放多少二氧化碳?根據 Our World in Data 的人均二氧化碳排放數據,2021 年全球每人排放的二氧化碳為 4.69 噸,而燃燒 1 公升的汽油大概會產生 2.3 公斤的二氧化碳。換算一下,每人每天排放二氧化碳約為 12.8 公斤,相當於每人每天消耗 5.6 公升的汽油!

根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的特別報告「全球暖化 1.5 ℃」,人類活動排放的溫室氣體,已經讓地球表面平均溫度上升了 1 ℃。若以人類目前經濟模式發展下去,碳排放量可預期將不斷上升,大量溫室氣體將讓暖化現象與極端天氣事件更加劇。

氣候科學家警示,地球表面平均溫度需控制在 +1.5 ℃ 以內 註 1,否則將有不可逆的後果,例如生物多樣性大幅度降低的風險。因此,世界各國有了 2050 年淨零排放的共同目標,並不是說都不排碳了,而是要設法讓溫室氣體的碳排放量和碳減少量相互抵消,達到「淨零」的目標。

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要達到淨零的目標,除了尋找與開發減碳電力之外,直接減少二氧化碳也是一個方法。想像一下,如果可以像植物一樣,只要照太陽光,就把二氧化碳變成有價值的碳氫化合物,聽起來不錯吧?但是二氧化碳做為燃燒後的產物已相當穩定,要如何以人工方式讓二氧化碳再次參與反應?

我們可運用「陽光」與「光催化材料」(又稱光觸媒,photocatalyst),不僅可以減碳,還能產生有價值的碳氫化合物,是一種「一舉兩得」的方法!

光觸媒(光催化)材料是什麼?

在談到光催化材料之前,先複習一下「催化劑」這個概念,催化劑不參與化學反應,但是它讓原先不可能的化學反應變得可行!陳貴賢分享,這就像過去從臺北到宜蘭需要翻過雪山,經過九彎十八拐的北宜公路;但如今有了「雪山隧道」之後,就大大降低臺北到宜蘭的時間與難度。「雪山隧道」就是臺北通往宜蘭的催化劑。

除此之外,催化劑也可以說是推進人類歷史發展的重要角色!在過去,農作物施肥只有天然氮肥可以使用,產量有限。而肥料意味著糧食增加與生產力增加,《巫師與先知》這本書就提到位於秘魯的鳥糞島嶼成為各家跨國公司必爭之地。另一方面,波斯人也在各地建造供鳥類休息的高塔,用來收集當肥料用的鳥糞。

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到了近代,陳貴賢提到在 20 世紀初,德國科學家哈伯(Fritz Haber)透過催化劑,在高溫高壓的條件下,以鐵粉做為催化劑,讓氮氣和氫氣轉換成氨。這讓人工固氮成為可能,人類不用再依賴緩慢的生物固氮反應就可以合成化學氮肥,農作物產量也大幅提昇。

本文主角「光催化材料」,顧名思義就是協助光化學反應的催化劑,但光催化材料與一般催化劑不同的地方在於,其化學反應通常發生在固態的表面環境,目標反應物、光子和電子都有參與反應。

比起光催化材料,你可能更常聽到它的同義詞「光觸媒」,例如某某產品宣稱具有「奈米光觸媒消毒」的功能,其實就是照射足夠的光,讓材料表面的氧化還原反應把細菌分解。而之所以光觸媒需要做到奈米尺寸,這是因為奈米小顆粒可以改變物質的電子能量結構,且大幅增加反應的表面積,讓光催化反應更有效率。

陳貴賢:「一個高表面積的奈米粉末,它的表面積可能是薄膜的一萬倍,甚至於十萬倍。」

給你電子,還你原形!光催化材料上的氧化還原反應是怎麼發生的?

光催化材料之所以能夠減少二氧化碳,是因為照光後材料表面發生「氧化還原反應」,氧化反應會失去電子,還原反應會得到電子。陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料:硫化鋅(ZnS)/硫化銦鋅(ZnIn2S4,簡稱 ZIS),可以讓二氧化碳還原成甲醇(CH3OH)和乙醛(CH3CHO),這兩種產物都是工業常用的化學原料。反應式如下:

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要持續減少二氧化碳,就要持續發生上述還原反應,持續供給電子。不過,我們要怎麼讓電子快速又順利的補充到材料表面?這裡就開始涉及到半導體的核心問題:電子與電洞的產生、分離和傳輸

陳貴賢與團隊開發的複合光催化材料:ZnS/ZIS,是結合兩種奈米半導體材料,透過水熱法合成,將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上,形成 0D-2D 結構的 ZnS/ZIS 複合物,就像製作巧克力豆餅乾,不過要複雜得多。

陳貴賢團隊將 0 維的 ZnS 奈米顆粒沉積在 2 維的 ZIS 奈米片之上,就好像做巧克力豆餅乾一樣,形成複合的異質半導體,做為光催化材料用途。左圖是示意圖,右圖是電子顯微鏡下的照片,Zn:In 比例為 1:0.46。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

既然 ZnS/ZIS 是半導體,當受到光照之後,原來的價帶(valence band)電子會被光激發成導帶(conduction band)電子,原本價帶電子佔據的位置則留下一個空位,就是電洞。電子和電洞的遷移,就是半導體形成電流的原因,因此電子和電洞都稱為「載子」(charge carrier)

還記得上面的還原反應嗎?

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對光催化材料來說,為了在光照環境下把二氧化碳還原成乙醛和甲醇,必須獲得穩定的電子來源,材料內部要迅速補充電子到表面,因此:

照光產生的電荷載子數量越多越好;產生的電子和電洞要傾向分離,分得越遠越好;電子和電洞越快移動到表面參與反應越好。

載子輸送要快速穩定,首先照光產生的載子要多,就有更多電子和電洞參與反應。分離載子是為了避免復合,照光產生的電子和電洞很容易復合,一旦復合,等同於減少載子。再來是載子越快移動到表面越好,可以讓每次的氧化還原反應都是最佳效率。

尋找最有效的光催化材料

陳貴賢團隊總共做了 4 種不同比例的 ZnS/ZIS 光催化材料,依照 Zn:In 比例 1:0.12、1:0.26、1:0.46 和 1:0.99,分別標記為 ZnS/ZIS-1、ZnS/ZIS-2、ZnS/ZIS-3 和 ZnS/ZIS-4。其中,ZnS/ZIS-3 的光催化效果最好,可以有效減少二氧化碳,產生最多的乙醛和甲醇(如下圖)。

水熱法製備的 ZnS/ZIS-3 光催化效果最好,可以有效減少二氧化碳,產生最多的乙醛和甲醇。最右邊是將 ZnS 和 ZIS 簡單物理混合的對照組,沒有介面效應的輔助,催化效果不佳。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

為了驗證光催化材料產生有效載子的效率,陳貴賢團隊計算了 ZnS/ZIS-3 的總 AEQ 值(apparent quantum efficiency),用來評估「照到光催化材料上的每顆光子數量,產生了多少實際參與催化反應的電子數」。測量之後,ZnS/ZIS-3 的 AEQ 值為 0.8%,量子效率比單獨的 ZnS 材料提高了將近 200 倍!

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這也是為什麼陳貴賢團隊要使用兩種不同的材料結合,因為單一半導體材料照光產生的電子和電洞有很高的復合機率,選擇兩種不同的半導體材料組合,讓兩種材料形成特殊的「能量階梯」就可以有效分離電子和電洞,並且把電子送到它該去的材料表面。

此外,使用兩種半導體材料的好處還有「二次激發電子到更高能階」,以符合光催化反應的能量門檻,自由電子掙脫 ZnS 的束縛之後,繼續往 ZIS 跑,光的能量會繼續把電子往上送到更高能級的材料表面,還原二氧化碳的反應在此發生。

Z 字形跑比較快!控制材料之間的微應變提升氧化還原效率

關於光催化材料的二次激發,陳貴賢提到:「材料低能階,然後光子進來後,把電子激發到高能階去做反應,太陽能電池也是這樣。但是呢,有時候沒那麼剛好,例如激發後的能階不夠高,雖然激發上去了,但電子沒有辦法跟二氧化碳做反應。那我把兩個材料拼在一起,電子上去以後又下來,然後再吸收第二個光子上去,那就變得很高了,高了以後它的反應效率就提升很多。」

如果我們把光催化材料的二次激發過程畫成示意圖,如下圖所示,電子在 ZnS 束縛區受到第一次光子的激發,變成自由電子,接著經過設計完善的材料介面,先降到較低的 ZIS 束縛區,受到第二次光子的激發,再次變成自由電子,跑到光催化材料的表面,和二氧化碳發生還原反應,將二氧化碳變成可再利用的乙醛和甲醇。

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看看電子走過的路,如果向左歪著頭看,是不是就是一個 Z 字呢?科學家把這個過程稱為「直接 Z 方案」(Direct Z-scheme)。「直接」的意思是,電子從 ZnS 跑到 ZIS 的過程,不需要再經過一個中間地帶,降低電子和電洞復合的機會。

為了將二氧化碳轉換成可用化學原料,電子在材料內部能階走 Z 字路徑,過程中受到光的二次激發,最後到達材料表面。電子參與還原反應,將二氧化碳變成乙醛和甲醇。電洞參與氧化反應,將水變成氧氣。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

為什麼陳貴賢團隊設計的「直接 Z 方案」光催化材料,電子可以不需要中間的「轉接站」,直接轉移到另一個材料上呢?這裡也有一個巧思:不同材料之間的「微應變」

不同材料的晶體排列規律是不一樣的,當兩種材料接在一起時,接面處會發生「晶格不匹配」,也就是兩種材料的原子會互相卡到、晶格微微變形。但是,如果我們可以控制微應變(Strain)的程度,就可以控制兩種材料「能量階梯」的相對位置,微應變可以讓材料接面自動帶有「轉接站」的功能,進而形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。

總之,陳貴賢團隊開發的這套材料組合,是有微應變誘導的直接 Z 方案光催化材料,可做為未來量產光催化材料的研發設計參考,同時也是減碳的解方之一。

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ZnS 奈米顆粒接在 ZIS 奈米片上,兩邊的晶格排列方式不一樣,發生「晶格不匹配」,接面處晶格會微微變形。如果控制微應變(Strain)的程度,就可以微調材料能階的相對位置,微應變可以讓接面帶有「轉接站」的功能,形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy
ZnS 奈米顆粒接在 ZIS 奈米片上,兩邊的晶格排列方式不一樣,發生「晶格不匹配」,接面處晶格會微微變形。如果控制微應變(Strain)的程度,就可以微調材料能階的相對位置,微應變可以讓接面帶有「轉接站」的功能,形成一個內部電場,讓電子和電洞更能快速分離,提高光催化效率。
圖|研之有物(資料來源|Nano Energy

綠能趨勢——光催化材料未來可期

陳貴賢表示,目前表面科學和材料是中研院原分所的主要研究領域,他的實驗室選擇能源材料作為研究主軸,有太陽能電池和熱電材料,同時團隊也專注研究可還原二氧化碳的光催化材料,以及與燃料電池相關的催化劑。

陳貴賢看好將來能源材料的發展,因為在 2050 淨零排放之前,有愈來愈多企業紛紛加入「RE100 倡議」的行列,企業必須承諾最晚於 2030 年前使用 100% 再生能源。最著名案例是科技巨頭蘋果Google 和微軟等公司都已宣布其全球供應鏈將符合 RE100 的要求。其中,台積電為蘋果主要供應商,2020 年也加入 RE100,目前為臺灣再生能源的主要買家

可以預見,將來風能、太陽能與燃料電池的相關材料有其市場需求,而能夠減少二氧化碳的光催化材料,也將成為全球減碳的利器。陳貴賢提到,當前光催化材料還在基礎研究階段,目前的人工光合作用效率約 1%,接近大自然效率,而團隊希望提升到至少 5% 到 10% 以上,方能有其實用價值。

陳貴賢進一步強調,未來效率提高之後,能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值,不僅轉化後的燃料可以賣錢,處置二氧化碳原料亦可以收取負碳費用,是一種前所未有的概念。

陳貴賢強調,未來效率提高之後,能夠轉化二氧化碳的光催化材料就會有很大的經濟價值。
圖|研之有物

註解

  1. 根據 IPCC 的資料,如果要將全球暖化幅度控制在 +1.5 °C 以內,必須在 2050 年左右達到二氧化碳的淨零排放目標,同時也要大幅度降低非二氧化碳的溫室氣體排放,特別是甲烷。
研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook