0

0
0

文字

分享

0
0
0

石墨烯隔出電漿子所需之次奈米空隙

NanoScience
・2013/11/11 ・941字 ・閱讀時間約 1 分鐘

pic1 (1)
英國研究人員利用石墨烯(graphene)作為隔片(spacer),將奈米金元件彼此隔開僅一原子寬的距離。此極薄隔片使研究人員得以製作出能捕捉光的次奈米空隙,該結構可望應用於感測器,以及安裝在行動裝置顯示幕上的透明電子元件或相機。

電漿子學(plasmonics)是近十年新興的領域,主要探討的是金屬奈米結構間的微小空隙能強烈匯集光的現象。奈米空隙能將光局限於比本身波長小上數百倍的區域內,仰賴的是金屬表面的電漿子能與光產生強烈交互作用,其中的電漿子是金屬表面電子的集合振盪。此技術能克服繞射極限,為奈米物體造影。然而,製作這類次奈米空隙並非易事。

最近,英國劍橋大學的Jeremy Baumberg等人提出的方法或許能克服上述問題。他們以單層原子厚石墨烯來隔開金奈米微粒與底下的金箔,在奈米夾層結構中製作出穩定的次奈米空隙。Baumberg解釋,這些藉石墨烯所隔離出的微小空隙能困住光線,因此造成微小空腔內的場強度大增。

此劍橋團隊與諾基亞(Nokia)合作,利用白光光譜(white light spectroscopy)技術,來研究此奈米夾層結構的散射情形。他們採用一熱光源發出涵蓋所有可見光波長的白光,以大角度照射此奈米夾層,然後遮擋掉直接反射的光,讓探測器只接收朝向其他方向的散射的光。為研究在石墨烯隔離下的單一奈米微粒的光學性質,研究人員採用集光面積很小的探測器。白熱光源照射能共振激發金奈米微粒中的自由電子,這些電子像游泳池中的水波在微粒表面來回運動形成電漿子(plasmon),導致方向不同於入射光反射方向的散射光。

奈米微粒下的金基板在電性上就像一面鏡子,奈米微粒能與其鏡像發生交互作用。微粒與其鏡像的組合可視為2個粒子,之間的空隙則由石墨烯片的厚度決定,換言之,增加石墨烯片數目會改變微粒間的距離。研究人員藉此探討奈米微粒中的電漿子與其鏡像的耦合。當隔片只有單原子厚時,耦合非常強烈且由量子力學效應支配結構的性質。此時,耦合電漿子共振會分裂為兩個能量值,其大小則由量子力學決定。

該研究團隊認為此結構可望用來製作極靈敏的光感測器,此類裝置能用來製作顯示幕上的透明電子元件或相機。他們目前正著手研究如何利用加電壓來改變石墨烯隔片的電阻值,希望藉此改變石墨烯的性質以調變電漿子的共振頻率。aumberg表示這或許能導致新型光學開關和探測器。詳見Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl4018463。

 

資料來源:Graphene spacer creates sub-nanometre gap in plasmonic sandwich. 

相關標籤: 奈米 電漿子學
文章難易度
NanoScience
69 篇文章 ・ 0 位粉絲
主要任務是將歐美日等國的尖端奈米科學研究成果以中文轉譯即時傳遞給國人,以協助國內研發界掌握最新的奈米科技脈動,同時也有系統地收錄奈米科技相關活動、參考文獻及研究單位、相關網站的連結,提供產學界一個方便的知識交流窗口。網站主持人為蔡雅芝教授。

0

4
0

文字

分享

0
4
0

「數」養生活就從今天開始!談談數學教育的跨領域思維 ft. 數感實驗室賴以威老師【科科聊聊 EP.58】

PanSci_96
・2021/09/24 ・2816字 ・閱讀時間約 5 分鐘

賴以威老師近年來不餘遺力的推廣數學教育,他與數感實驗室的團隊前進校園,設計好玩好學的國小實驗課、以身作則的舉辦教師研習、還配合國中課業需求推出必修課與題本,業務早已超過數感實驗室剛成立時的規模。一路走來雖然秉持一貫的教育理念,但在教育現場實現了多少?改變了什麼?本集泛泛泛科學邀請賴以威老師談談數學教育的探究、實作與跨領域思維!

不餘遺力地推廣數學教育的賴以威老師。圖/賴以威 提供
  • 02:03 數感實驗室的數學教育

數感實驗室」一開始是賴以威老師與太太 Stacy 於 2016 年成立的粉專,主要刊登數學文章,不過後來發現都是大人在看,粉專並沒有適合小朋友的數學教育,夫妻倆便著手開發好用、好學、好玩的數學課程,從知識切入,跨領域整合數學、科學、歷史、人文、藝術等領域。

延伸閱讀:數學風箏│巨大化,正四面體風箏!在家防疫DIY【數學實驗課】國小數學實驗課 秋季視訊班

開發好玩又好學的數學課程。圖/賴以威 提供
  • 05:50 以威老師如何做到跨域整合?

以威老師表示最原始的動力當然是興趣使然,除此之外還跟他在博士班培養出來的能力有關:研究方法、定義問題、找資料、實現概念,這些能力不僅限於研究,更一路演變成他後來從事科普的技能。下關鍵字、判別可信度、延伸搜尋、產生內容…這些都需要經驗累積。「只講科學不講故事很可惜」,他認為科普內容都要帶出科學背後的意義,所有科學事件都是一個故事,可以多面向探討,自然而然的做到跨領域。

  • 11:20 108 課綱期望學生達到的素養是否太強人所難?

以威老師坦承 108 課綱講求的探究活用精神是他到研究所才掌握的能力,這樣要求國高中生似乎其困難。但是以前的教學觀念不一定要蕭規曹隨,小孩能否學會什麼都是可以討論的,「探究活用」是看待知識的態度,的確有可能在國高中階段就學會。

延伸閱讀:數感盃

  • 16:12 我們該以什麼態度看待新課綱?

如果我們把新課綱定義為培養好奇心,為了滿足好奇心,學生必須主動探究知識,而不是被動學習。好奇心就是這個時代學習的重要因素。當課堂不再是知識的唯一管道,老師不一定得擔任教學角色,當老師必須做的事變少了,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。

老師不一定得擔任教學角色,引導學生、培養好奇心、探究實作與活用顯得更重要。圖/賴以威 提供
  • 18:21 實務上有這麼理想嗎?

在數感實驗室舉辦的教師研習中,團隊遇過非常積極的老師、也遇過只習慣過去教法而否定新教法的老師,賴以威覺得這都在所難免,數感只能做更多研習,讓更多老師認同教學理念,並提供材料幫助老師無痛轉換。而家長與孩童方面,偶而也會有人反應都沒算到數學題目,對新教法不甚理解,這些都需要慢慢溝通。參與新課綱的人很多:老師、家長、學生、政府、大學、民間團體…我們都需要勾勒出共同的理想。

  • 23:55 何謂「數感」?

團隊認為數感分成「察覺關聯」與「應用數學分析決策」兩個層次。對不熟悉的人來說還是要輔以大量舉例才有機會了解,對孩童來說得花更多時間領會。所以團隊鼓勵大家來參加數感實驗室的活動,從機器人輸入輸出的參數體會函數概念、蓋紙房子學習錐體柱體與建蔽率、還有這次的四面體風箏與曲線刺繡都是數感的一種!

追蹤:數感活動

孩童正製作的四面體風箏也是數感的一種!圖/賴以威 提供
  • 28:10 人人有數感

Uber 饗食方案划算嗎?集點卡可以省多少錢?股票會賺嗎?人們平日的決策過程都是數感的表現,但是很多人卻把自己會的數學當作常識,自己不會的數學當做數學。其實,只要有算就是數學,意識到更多生活方面都可以應用數學還可以幫助我們過更好的生活。當你不排斥其他領域,就能夠處理更多知識、解決更多問題。

  • 31:57 教學理念與升學表現的平衡

一昧在教學中強調好奇心又太過理想化,尤其國中生有升學壓力必須顧及學業表現。數感團隊也在拿捏,從強調好奇心的數學課向升學的方向靠攏。像是數感的國中課程就有許多建立數學情境的素養題目:講求平均值的區間測速、二十進位的瑪雅數字、正負數計算高鐵票價,這樣同時培養了探究實作的素養也搭配學校課程幫助課業表現。

延伸閱讀:不需要測速照相機就能抓超速?區間測速原理大解析- PanSci 泛科學

  • 38:13 數感實驗室的課程設計

數感實驗室目前堆出的課程有國小與國中兩種,國小數學實驗課以引發好奇心為主,國中必修課與生活情境連結幫助課業提升。

其中九年級非選實戰題考驗著把文字轉換為數學問題的能力,是學生最缺乏也最難教的,甚至很多高中生都還再學習。從這點來看,有老師認為七年級題本也可以給高中生做。當然數感也希望盡快開發出對應完整學程的課程讓所有學生直接使用。

另外題本也可視為科普文章,大人也可以寫喔。y 編回憶起學生時代的題目才發現都沒搞懂,因為以前的教學沒有連續的思維養成,希望現在的題本可以整合以前學習的片段知識。

  • 43:12 更多關於數感的資訊

追蹤數感實驗室官網,獲取精選文章、影片、課程與活動資訊、題本、還有賴以威老師親簽書籍喔!

節目的最後,以威老師也分享疫情期間的線上課程其實比較辛苦,但有些功能如軟體模擬、分組、Jamboard、延伸閱讀等等也是實體課程做不到的。另外線上課程不限地點皆可參加,連家人都可旁聽,這些特性都必須好好把握的。


泛泛泛科學 Podcast 這裡聽:


PanSci_96
207 篇文章 ・ 1122 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策