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量子論：一探未來的科技趨勢 觀念伽利略7

為了解決波長能量關係的問題，作者日本NewtonPress 這樣論述：

　　──量子電腦無疑是未來的科技趨勢 　　──每個人都需要了解「量子論」的基礎知識！   　　量子論到底在講什麼呢？ 　　 　　電子和原子這樣的微觀世界與我們所認知的非常不同，比如電子竟然可以同時擁有粒子跟波的性質，有如忍者一樣同時存在於不同地方，還可以穿透理應跨越不了的障礙！   　　量子論不但可以闡明這些不可思議的現象，更進一步發展出半導體，才有我們現在的科技社會，還與化學週期表、候鳥遷徙、光合作用、太陽都有關聯。   　　本書透過清楚簡單的講解，即使不具備深奧的物理、數學知識也可以馬上掌握量子論的重點與基礎知識！適合國中生以上對量子論有興趣的讀者，早日啟發對自然科普的興趣！   系列

特色   　　1. 日本牛頓出版社獨家授權。 　　2. 以手繪插圖、四格漫畫與專欄小故事，兼顧圖解與訊息量。 　　3. 清楚解釋基本觀念，搭配「人人伽利略」、「少年伽利略」系列，提升學習效果。

波長能量關係進入發燒排行的影片

抑制自縛增進高分子光電量子效率以及介面電場與量子點激發電荷之交互作用

為了解決波長能量關係的問題，作者魯 宣 這樣論述：

近年來放光材料如共軛高分子(conjugated polymer, CP)和量子點(quantum dot, QD)等被廣泛的應用於電子元件中，其中，CP雖然有著優秀的彈性、易加工及成本低等優點，但CP的放光效率(Quantum efficiency, QE)低迷限制了其應用發展。QD雖然在溶液態中QE極高，但用於薄膜元件中可能與基材或是基質材料產生異質介面電場，影響QE。有鑑於最近的文獻中提及透過施加應力於分子鏈段上能有效的提升CP放光強度[1-4]，以及透過除潤影響膜內粒子分布[5]，本篇論文將進一步研究拉伸應力導致CP的QE提升機制與其QE低迷的根本原因，以及研究異質介面電場如何影響Q

D內激發電荷，和透過除潤改變QD於膜內之分布進而提升QE。拉伸CP研究中，透過光惰性高分子polystyrene (PS)受拉伸時 產生微頸縮(纖化區)機制，拉伸共軛高分子MEH-PPV、PFO及P3HTrr，探究不同CP受拉伸應力時QE的變化。當CP分散於PS內近似於單分子狀態，且受到極限拉伸(拉伸比例~300%)時，這些CP的QE都有極大的提升，主鏈最堅硬的PFO以及次堅硬的MEH-PPV甚至達到接近100 %的QE，而主鏈最柔軟的P3HTrr雖然僅達到25%的QE，但QE增加倍率為最大的12倍。對於純CP薄膜進行拉伸，並不會有如PS一樣的纖化區產生，薄膜為均勻形變，因此單層薄膜僅能拉伸至

約20%應變，但透過雙層結構薄膜，利用下層PS產生之纖化區拉伸上層共軛高分子(應變約500%)，PFO的QE能接近100%，MEH-PPV由於團聚效應僅上升至約50%，P3HTrr則因為結晶吸收應變能，QE幾乎無變化，結晶度能透過增大側鏈(P3EHT)來降低，結果也顯示拉伸後效率有著三倍的增益。這說明純CP薄膜拉伸須突破分子堆疊(packing)或分子鏈結(knot)才能有效的提高QE，且當分子鏈被極限拉伸時，QE能接近100%。接著透過飛秒時間解析光譜，觀察到MEH-PPV的激發電荷能量在兩皮秒內以〜0.03 eV / ps的速率損耗，且此損耗速率在大應力(215 MPa)時幾乎被抑制。而在

激發後也產生另一能量損耗較慢的路徑，約為兩皮秒內的10倍且不受應力影響。短時間內能量損耗來自分子鏈段的轉動，因此大拉伸應力能幾乎抑制分子鏈的轉動，而慢速損耗則與熱逸散有關的分子鏈段振動。基於此，我們認為CP未受應力時，分子鏈段的轉動會形成局部形變區拘束激發電荷，造成自縛現象(self-trapping)，此為CP的QE低迷主因。電場對於QD內電荷之影響實驗中，通過摻入(1 wt%)QD的絕緣高分子薄膜中於窄能帶(Si-wafer)或寬能帶(cover glass)基材上的光致發光來研究基材能隙產生之內建電場帶來的影響。首先，QD在薄膜內的分布並不均勻，但與基材種類無關，集中於表面以及靠近基材處

，因而造成複雜的介面電場效應，且表面的聚集會產生表面遮蔽效應，使QD的放光減弱。於矽晶片上QD的放光強度隨電場增加迅速減小，我們認為在電場作用下電荷會透過QD的鏈狀結構滲透於矽晶片進行電荷淬滅(quenching)。而在玻璃上，因能隙較寬，PL因電場作用導致激子電荷分離而結合率下降，但下降受到量子侷限限制。透過除潤改變QD與基材之距離，進而影響量子點放光效率，結果顯示，10 nm薄膜除潤，QD與基材之距離增加至22~26 nm，電場效應減弱，QD放光強度於矽基材增加2.5倍，但於玻璃上變化不大。而80 nm厚膜除潤，則由於電場及表面遮蔽效應，QD放光強度於矽基材減少剩約16%，於玻璃上則下降剩

約70 %。綜合以上所述，透過抑制CP分子鏈段轉動提高QE，以及基材的選擇來調整電場對於QD的放光強度，本篇論文研究對於放光材料於光電元件中的應用具有重要意義。

光與健康：以實證設計為根基，引領全球光與照明的研究與應用

為了解決波長能量關係的問題，作者郝洛西,曹亦瀟 這樣論述：

照明影響健康的時代鉅作 以實證醫學為根基 引領全球光之照明、色彩與健康的權威研究 從住宅、學校、辦公場所、醫療與安養院所乃至都市規畫 創建改變人類光與照明應用技術的全新里程碑 　　遠古以來，人類遵循「日出而作，日落而息」，直到19世紀末電燈發明；從此以後，人類正式邁入夜生活時代，也開始經歷日夜顛倒、時差、3C藍光導致失眠等健康困擾。 　　本書奠基於醫學與研究實證，闡明光對於人體健康的影響。既是建築與照明、醫療專業人士的教材，也是學術價值極高的科學研究用書，更提供許多光與照明實際應用設計的專業規畫方案，為建築與照明行業從業人員提供學習參考和創新思考的引導，是為21世紀照明與健康的嶄新里程

碑，提供富有前瞻性與永續性的發展視野。 　　本書作者郝洛西，現為同濟大學建築與城市規畫學院教授，亦是全球知名、專門從事與顏色、視覺與照明領域的數位、科學研究和設計工作的專家。她自2014年起便帶領本書共同作者曹亦瀟，一起進行關於全年齡的光與健康研究、設計與應用工作，本書即為兩位作者12年研究之集大成，為人類提出劃時代的珍貴成果——掌握光照，便能掌握健康。 　　★ ★ ★ 　　壹、醫學實證光與健康的關係 　　本書引用近700項國際研究文獻＋繪製400張圖表，針對視覺發育、視力健康、生物節律、情緒認知、新陳代謝、免疫調節等方面，提供詳細的醫學理論並設計實驗研究進行分析，是為照明設計改善及促進

人體健康的堅實依據，而如何利用照明技術來積極改善健康，將是未來的重要發展趨勢。 　　￭ 控制光照，就能改善健康——以褪黑激素為例 　　褪黑激素不僅影響睡眠週期，若分泌不足，除了會提高乳癌、攝護腺癌等的罹患風險，也跟發胖和近視有關。實驗顯示，350lx（注：lx為照度單位，表示被照物體表面單位面積之光通量）左右室內照明的光強度，已能使夜間褪黑激素分泌濃度顯著下降，由此可知，不當的室內照明會影響使用者的睡眠節律；反之，由老化、輪班和快速時區變化引起的節律紊亂及睡眠障礙，也能藉由室內節律光照來改善。 　　￭ 不同光譜的光療效用 　　處於亞健康狀態的人群，若接受積極的光照便可回復健康，最廣為人知的便屬

紅外線光療，除了治療或輔助治療急性與慢性軟組織損傷，還可促進新陳代謝和細胞增生；而偏頭痛採用窄波段綠光，亦具有干預療效。 　　貳、全面剖析光照對各年齡發展與特定對象之健康影響 　　了解光對健康的影響之後，了解如何以正確的方式來運用自然光與人工照明，不僅可避免對健康造成傷害，對於希望採用光療來改善疾病症狀的醫學界人士，更是極具參考價值的先驅研究。本書除了逐一分析不適當的自然採光或照明，對不同年齡族群與特定對象所造成的正面與負面健康影響，更提出不同發展階段應注重的照明要點，以及健康方面的改善與治療建議。 　　￭ 嬰幼兒 　　因為其眼球藍光透過率較成年人高出4倍，因此藍光可直達嬰幼兒的視網膜，對黃

斑部發育造成影響，必須盡量避免接觸富含藍光的電子設備。但藍光並非百害而無一利，波長390～470 nm的高強度藍光可用於減輕新生兒黃疸狀況，治療效果極佳。 　　￭ 青少年 　　光照與經常用眼過度的青少年視力健康及其學習績效有關。除了使用未經認證的健康照明燈具、桌面照度的設置不合理、與檯燈下光亮度對比過大、重點照明燈具布置錯誤、長時間使用平板或手機等，都是普遍導致眩光和視力惡化的問題。而課業壓力亦嚴重壓縮青少年的睡眠時間，也使他們具有晚睡晚起的現象，應關注日間自然採光效果，包括減少入睡後的光線干擾，在光汙染嚴重地區應用窗簾阻檔室外人工光源等方法來防範。 　　￭ 老齡人口 　　此階段眼睛功能明顯退

化，包括視敏度及色彩辨別能力、對比敏感度、明暗適應能力都下降，對眩光特別敏感、視野範圍縮小等問題，都會嚴重影響老年人的生活品質。因此居家環境需提高照度水準、避免眩光、確保相鄰空間亮度的平穩過渡與照度均勻度、良好的光源顯色性、增加對比度，以及採用寬板設計的開關面板與延時開關等，都能避免老人最常發生的跌倒問題，改善整體的生活品質。 　　￭ 孕產婦 　　以產婦產程的光照陪伴為例，從產前、待產、分娩、產後各階段，產婦的身心都會面臨極大的變化。因此作者研究團隊提出光照分娩陪伴方案，在宮縮逐漸強烈的第一產期維持暗光，使褪黑激素含量增加，為分娩提供動力，並且在分娩室設計模擬花開時節花朵繽紛的光照意象，以幫助

產婦放鬆、鎮靜。此一方案在廈門的醫院分娩中心實施應用，並獲得了極佳的回響。 　　￭ 年長病患 　　隨著社會高齡化與失智症患者的增多，在治療上除了用藥控制，也可以利用高色溫、高強度的光源，在不同時段提供不同照度和方向的方式（早晨7:30採6,500K、8:00前從200lx逐漸達到至少1,000lx垂直照度並維持、傍晚18:00逐漸降低至200lx），來改善患病老年人的畫夜節律，並可能減少躁動行為，使照護上更加輕鬆。 　　參、不同場域的健康照明規畫 　　醫療界盡其所能尋求一切辦法幫助患者減輕病痛，提高生命品質，然而除了內外科的用藥與治療，在作者團隊歷時多年的研究下，也開啟了以光照輔助醫療，甚至

達到治療效果的可能性。本書針對各種不同環境的居住健康，包括：住家、教室、辦公室、工廠生產線、醫院手術室與病房、安養機構、地下空間，甚至極地科學考察站等，從波長、色溫、照度、光源位置進行周全的評估分析，包括從牆面、地板到天花板的光線反射、漫射、散射等條件，到照明控制時段與開關設計等細節都考慮在內，提供了建築設計與照明業者最詳盡週全的專業建議。 　　￭ 教室 　　小學課堂有較多動手操作，因此需要足夠的直射光照。中學生的學習以讀寫作業為主，教室光環境應強調視覺舒適和緩解用眼疲勞，課桌面在符合標準規定的300lx照度的情況下，應斟酌再提高。而美術教室、電腦教室等視覺作業要求更高的教室，照度值則需達到5

00lx，甚至更高。而為了觀看多媒體投影設備，燈光和窗簾經常是關閉的，學生在黑暗中寫字會嚴重影響視力，因此多媒體投影區和座位區應設立獨立的照明。 　　￭ 安養中心 　　以安養中心或長者居室為例，提高照度並增加對比度；減少相鄰空間的亮度差以避免產生視疲勞；浴室、廁所燈則宜採用延時開關等，都能降低老年人的跌倒風險。 　　￭ 地下空間 　　地下空間普遍多有封閉、潮濕、通風不良等問題，可以透過諸如將自然光引入地下空間、地下照明模擬自然環境意象、在出入口採用重點照明設計，以避免明暗快速變化時所會引發瞬間盲視或眩光等方法，對地下空間的先天條件不良加以改善。 　　￭ 手術室 　　手術與病患性命攸關，因此手術

室中需要最高標準的、最專業化的照明條件。國際照明委員會、北美照明工程協會建議，手術室環境照度均在1,000lx以上；而為了保證手術醫生對病灶組織、血液等色澤變化的辨識和判斷能力，光源顯色指數Ra應大於90，特殊顯色指數R9應大於0，而且這些標準還應盡可能提高。室內環境照明的光源色溫需與手術無影燈色溫相同或接近。手術操作時，為確保避免眩光和陰影以及視野內照度均勻，因此燈具需在手術枱四周以環狀設置。此外，熱能會引起外科醫生的不適，也會使暴露在外的病人組織脫水，盡可能控制800~1000nm範圍內的光譜能量分布。 　　肆、城市夜景照明的發展與隱憂 　　世界衛生組織預測，到了2050年，全世界70%

的人口將生活在城市之中，也因此，城市的照明規畫與光害防治，亦將隨著人口愈來愈多而更顯重要。 　　￭ 城市健康照明的進展 　　近幾十年，城市照明建設發展有著飛躍式的進步。除了照明燈具的品質提升、燈具配光更加合理，使得路面照度更加均勻、大幅減少交通事故。而近50%的傳統光源被LED取代，照明節能也引領了城市的低碳轉型與永續發展。此外，作者也針對建築立面的LED媒體廣告，提出亮度、解晰度、刷新頻率、色彩、內容複雜度，之於觀者視覺與情緒舒適度的影響分析，對於現今為數愈來愈多的LED廣告媒體與城市空間的整合，有著極為關鍵且建設性的參考價值。 　　￭ 繁榮背後的隱憂與警示 　　城市中不適當照明將造成光污染

，若不加以重視，將對動、植物產生嚴重的負面影響，尤其對於野生動物更甚。諸如昆蟲趨光而被燈具的高溫燒死、夜間建築照明使得鳥類迷失方向甚至撞上玻璃帷幕而亡、建築物和路燈照明也會使兩棲動物無法入睡……等等，都將造成致命且無法彌補的生態浩劫。因此作者亦針對上述提出了分析與警示，希望人類在追求以科技促進健康福祉之餘，也必須關注各界對於其他物種與生態環境的重視。 名人推薦 　　★台灣永續建築與健康建築研究先驅 　　成功大學建築系前系主任 　　能源科技與策略研究中心 江哲銘 特聘教授／博士——專業推薦

多閘自旋軌道元件磁控傳輸之研究

為了解決波長能量關係的問題，作者萬柏辰 這樣論述：

本論文探討外加磁場引起的Zeeman效應、內建電場造成的Rashba效應、以及塊材反轉不對稱 (bulk inversion asymmetry, BIA) 形成的Dresselhaus效應如何影響具有相同閘極長度L的N型雙頂閘系統。在數值計算中，我們利用通道區以及閘極區的電子次能帶結構來分析電導傳輸特性。當傳輸方向為 [001] 晶向的纖鋅礦 [ABAB]半導體材料，BIA可忽略，因此只需要考慮Rashba-Zeeman (RZ)效應。藉由分析L與電子費米波長λF的關係我們發現：(1) 當L < λF，電導產生通道區的似電洞準束縛態 (HQBS)；(2) 當L = 1.6λF，電導產生閘極

區的電子準束縛態(EQBS)；(3) 當L = 4.7λF，電導產生通道區的共振態 (RS) 以及閘極區的似電洞束縛態 (HBS)。當傳輸方向為 [111] 晶向的閃鋅礦 [ABCABC] 半導體材料，因受到BIA 的影響，必須考慮Dresselhaus效應。當Dresselhaus效應較弱，電導會在通道區的低能範疇產生G11外模態共振態 (RS1)；僅在閘極間距 d < λF 時可在閘極區產生EQBS；且電子能量在能帶反曲點處發現閘極區HBS。當Dresselhaus效應較強，不僅RS1會紅移至超低能範疇，還會產生含有G11完全透射的較高G22內模態共振態 (RS2)。