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2024.04.01
半導體產業的未來? 二維材料的應用與挑戰
作者 / 林時彥/中研院應科中心研究員
652期
在《三體》這本科幻小說中,「降維打擊」是一種高階外星文明消滅太陽系全體生命的終極武器。當我們的生活空間從三維變成二維時,三維生命體便會因無法在二維空間內維持生命的表徵而集體滅絕。有趣的是,隨著晶片微縮的需...
二維材料
摩爾定律
鰭式場效電晶體
石墨烯
奈米等級
能隙
二維結構
2024.02.01
量子技術的商用新選擇 極為靈敏的量子感測器
作者 / 牟中瑜/清華大學講座教授兼理學院院長、前瞻量子科技...
650期
2015年,美國科技公司IBM將超導量子位元的去相干(decoherence)〔註〕時間一舉提升了五個數量級,達到毫秒等級,且超越執行量子計算除錯所需的最小閾值(threshold)。此研究重新點燃量子電腦自2000年左右發展以來逐漸...
量子感測器
干涉
去相干
迪文森佐
單光子
微小電場
2024.01.01
從實驗中領會科學實作精神 吉他弦長與音調高低的探究
作者 / 張慧貞/彰化師範大學物理系退休教授,興趣為創新物理...
649期
讀者們喜歡聽吉他演奏嗎?當表演者在舞臺上彈奏吉他時,不同音高組合成的旋律總是令人不禁沉浸在其中。我們所聽見的聲音,通常可以被分解成頻率不同的正弦波組合。其中,基音(fundamental tone)是頻率最低的正弦波,通...
科學實作
吉他
音調
泛音
基音
頻率
科學探究
歸納建模
2023.12.01
多模與多核光纖 突破光通訊的傳輸速度與能力
作者 / 李思宇/任職於臉書虛擬實境實驗室(Meta Reality...
648期
讀者對光纖(optical fiber)的科學發展史有多少了解?1954年,印度科學家卡帕尼(Narinder Kapany)於倫敦帝國理工學院(Imperial College London)開拓了光纖物理;1966年科學家高錕(Charles Kao)在英國標準電信實驗...
光纖
單模光纖
多模光纖
網際網路
感測器
GPU
2023.11.01
什麼是內爆? 從海洋之門「泰坦號」潛水器的悲劇談起
作者 / 施奇廷/清華大學物理系博士,任教於東海大學應用物理...
647期
半世紀前,人類登陸了38萬公里外的月球,現在更將探索目標定在2億2500萬公里外的火星。然而,若要抵達不過數公里深的海底探險,難度似乎比進入太空還高,也因此吸引了不少想要一窺深海奧妙的冒險家前往探險。但就在今年...
海洋之門
泰坦號
內爆
原子彈
水壓
槍式
核融合
2023.09.01
難倒物理學家的「三體問題」,與韋伯望遠鏡的觀測點有...
作者 / 歐柏昇/臺大物理系、中研院天文所博士生,全國大學天...
645期
2021年12月,詹姆斯.韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope,簡稱韋伯望遠鏡)發射升空。七個月後,美國國家航空暨太空總署(National Aeronautics and Space Administration, NASA)也陸續公布韋伯望遠鏡拍攝到的...
三體
拉格朗日點
韋伯望遠鏡
日地系統
萬有引力定律
解析解
紅外光
太陽盾
2023.08.01
人類能利用氣球飛上天嗎? 氦氣球在高空中的受力與氣...
作者 / 張慧貞/彰化師範大學物理系退休教授,興趣為創新物理...
644期
讀者們曾經看過皮克斯(Pixar)製作的動畫電影《天外奇蹟》(Up)嗎?若是看過這部電影,想必一定對劇中人物⸺卡爾(Carl Fredricksen) 在屋子上綁滿氣球,讓房子飛上空的場面不陌生。而在真實世界中,其實也發生過一件...
氦氣球
受力
氣壓
空氣密度
氣球體積
天外奇蹟
直升機
漂浮
飛行
2023.07.19
從摩爾定律看半導體產業近半世紀以來的發展
作者 / 胡璧合/臺大電機系副教授,專長為前瞻奈米電子元件及...
643期
1947 年,蕭克利、巴丁、布拉頓發明了電晶體。它像一個微型開關,在訊號輸入時打開或關閉電晶體,就能決定是否讓訊號通過。
摩爾定律
半導體
電晶體
MOSFET
Intel
2023.06.01
提升影像解析度 追上電子顯微鏡的擴展晶格層光顯微鏡...
作者 / 王月廷/臺灣師範大學附屬高級中學學生。陳壁彰/中央...
642期
自從英國發明家虎克(Robert Hooke)於17 世紀製造出第一架光學顯微鏡,並將軟木塞切片在顯微鏡底下一格格的構造命名為「細胞」後,就此開啟了人類微生物學與細胞學的研究。19 世紀末,德國物理學家阿貝(Ernst Abbe)與...
綠色螢光蛋白
可見光
光損害
2023.05.04
被透鏡鏡頭扭曲的真相 如何解決相機、顯微鏡的球面像...
作者 / 洪連輝/彰化師範大學物理學系特聘教授,專長為磁性材...
641期
現代光電產業蓬勃發展,許多產品都會運用到光學透鏡元件,例如手機鏡頭、掃描器、顯微鏡、望遠鏡等,透鏡的好壞將影響到產品的品質及功能。
光電產業
光學系統
球面像差
透鏡
2023.03.31
兼顧保暖與飛翔能力 藏在鳥類羽軸中的仿生力學
作者 / 廖婉淇。阮文滔。
640期
典型的鳥羽具有多層次,包含根部的羽翮、羽軸、羽枝、小羽枝、羽絨等構造,也會依據生長位置不同而呈現出不同形態。
鳥羽
量化形態場
羽軸
羽毛
鳥類
羽絨
力學
2023.03.02
從科學定律出發 透過簡單的實驗及推理 探討「靜力平衡...
作者 / 張慧貞/彰化師範大學物理系教授,研究興趣為物理概念...
639期
摩擦力在生活中無處不在,它不一定會造成生活上的困擾或不便,有時候反而能促進物體運動或維持物體的穩定。因此在靜力平衡的實例中,經常涉及摩擦力的探討。但許多學生對於「靜力平衡」與「摩擦力」經常存有許多似是而非...
科學定律
靜力平衡
摩擦力
2023.02.02
葉片上的「玻璃窗」揭祕卷柏葉表矽晶體的光學效應
作者 / 謝佩君/畢業於中興大學生命科學系碩士班,研究蕨類與...
638期
你有被芒草割傷的經驗嗎?為什麼看似柔軟的草竟有如此銳利的武器?其實,如此銳利、劃傷手指的利器正是植物體累積的矽結晶!
自然環境
矽
二氧化矽
矽晶體
葉表皮細胞
矽結晶
禾本科植物
矽酸鹽類
二氧化矽
卷柏植物體
2022.12.26
為什麼油炸食物時會滋滋作響?油鍋內聲音的祕密
作者 / 施奇廷/清華大學物理系博士,任教於東海大學應用物理...
637期
比起美食的色香味,該如何研究食物的「聲音」,是一件更加不容易的事情。水滴進入熱油後可能會形成三種模式的泡泡:爆炸腔、伸長腔、振盪腔。不同模式的泡泡會產生相異的型態變和特定的聲音頻率。若能解析出更多泡泡與聲...
食物
油炸
水蒸氣
水分
味覺
氣泡
2022.12.01
量子糾纏態的研發 再談「愛因斯坦的最後一搏-EPR 悖...
作者 / 賴昭正/前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月...
636期
愛因斯坦、波都斯基、羅森在1935 年發表的EPR 論文,認為量子力學否認客觀世界的存在,不是一個完整的理論。
愛因斯坦
量子力學
粒子
光子糾纏實驗
測不準原理
量子糾纏態
EPR 悖論
2022.11.03
以「光聲效應」協助乳癌診斷 光波與聲波在生物醫學影...
作者 / 葉秩光/清華大學生醫工程與環境科學系特聘教授,專研...
635期
光學和聲學是大家日常生活中常見的兩大物理量,在人類早期的歷史中就被發現和應用,然而一直到近代這兩項技術才漸漸被引入醫學領域作為重要的診斷和治療工具。技術發展成熟後,科學家們開始觸及這兩大學門的先天物理極限...
醫用超音波
醫用光學
光聲效應
超音波
高強度聚焦超音波
腫瘤
光學
聲學
2022.10.01
結合電磁波以掌握 環境訊息的遙測技術
作者 / 林唐煌/中央大學太空及遙測研究中心特聘教授兼主任。
634期
「電磁波」(electromagnetic radiation)能以波的形式傳遞能量,這類型的能量傳遞不需要介質,即使在真空中也可以傳遞,因此被廣泛應用於通訊相關領域。
電磁波
黑體輻射
衛星遙測
電磁輻射輻射原理
大氣參數
2022.09.01
希格斯粒子十歲了!「上帝粒子」當年怎麼被物理學家發...
作者 / 郭家銘/任教於中央大學物理系,研究領域為實驗粒子物...
633期
「標準模型」能用來描述組成物質的基本粒子,以及它們之間的基本作用力。希格斯機制是它不可缺少的一部分,希格斯粒子也被喻為標準模型的最後一塊拼圖。
基本粒子
標準模型
希格斯粒子
希格斯機制
標準模型
物理學
2022.08.01
讓拍攝的影像更清晰 濾掉反射光的相機偏光鏡片
作者 / 洪連輝/彰化師範大學物理學系特聘教授,專長為磁性材...
632期
光是一種電場振動方向與傳播方向相互垂直的電磁波,一束光的電場振動方向有許多種可能;若一道光束的電場振動只有一個方向,便稱為線偏振化。
光
電場
電磁波
偏振片
線偏振化
偏振光
非偏振光
偏光鏡片
偏振化現象
2022.07.01
科學家如何找到黑體輻射光譜,引發20世紀初的量子革命...
作者 / 賴昭正/前清大化學系教授、系主任、所長;合創《科學...
631期
人對熱的感受是與生俱來的一種本能,因此在我們探討大自然的過程當中,「熱之謎」一直占有很重要的地位。話雖如此, 科學家開始了解到熱的本質時已經是19 世紀中期,引發熱力學(thermodynamics)的發展。
黑體
斯特凡-波茲曼定律
輻射定律
維因位移定律
熱力學
能源危機
絕對溫度
2022.05.01
領略「悟理」之美 哪些物理實驗最美呢?
作者 / 王冠智/永春高中物理科教師,致力追求有感的物理科學...
629期
你對哪一個物理學實驗印象最深刻呢?2002年,美國紐約石溪大學(Stony Brook University)的哲學教授克里斯(Robert P. Crease),在《物理學世界》(Physics World)期刊中向讀者們發起投票,同時也在網路進行討論與票...
地球
物理學
埃斯托拉特尼
自由落體
地球圓周
子午線
幾何關係
日晷
伽利略
阻力
斜面加速度實驗
2022.04.01
電子顯微鏡:揭開肉眼看不見的世界
作者 / 路易吉.拉斯波里尼(Luigi Raspolini)/荷蘭賽默飛...
628期
光學顯微鏡的解析度受限於光的波長,為了獲得更精細的影像,科學家利用電子束製造了電子顯微鏡。電子顯微鏡的解析度是光學顯微鏡的1000 倍之多,甚至可以達到奈米等級。電子顯微鏡主要分為SEM 及TEM 兩種。前者藉由電子...
電子顯微鏡
光學顯微鏡
波長
光
電子
電子源
韓德森
電子束
減慢原子振動
蛋白質
新冠病毒
光波
2022.03.04
《星際大戰》銀河帝國打得贏《星際爭霸戰》星際聯邦嗎...
作者 / 鄭宜帆/清華大學通識教育中心兼任助理教授。
627期
蘇聯天文學家卡爾達肖夫於1964年提出的卡爾達肖夫指數,將能源消耗速度當作文明的科技發展指標,並以當時地球的消耗能量功率4×1012瓦特為第一型文明。
卡爾達肖夫指數
能源
消耗能量功率
科技
文明
星系
銀河系
第三型文明
科學技術
戴森球
恆星
光速
2022.02.01
「熱」是什麼?從烤箱烘烤食物的過程 看熱科學
作者 / 李明蒼/美國加州大學柏克萊校區機械工程博士,現任國...
626期
• 熱力學第零定律:當兩物體分別與第三個物體達到熱平衡時,此兩物體亦達到熱平衡。 • 根據能量守恆,熱力學第一定律說明系統中能量的變化,等於輸入系統的能量減掉系統輸出的能量。 • 熱力學第二定律描述的現象之...
熱力學
熱平衡
能量守恆
熱傳導
熱輻射
熱對流
電磁波
溫度
熱能量
2022.01.04
「核」去「核」從?當前必備的核能核電認識與科學思考
作者 / 王冠智/永春高中物理科教師,致力追求有感的物理科學...
625期
• 愛因斯坦提出的質能互換方程式,說明質量與能量可互換。核反應中虧損的質量會以能量形式釋放,並遵守能量守恆定律。 • 核電廠反應堆包含4 項重要部件,分別是核燃料、中子減速劑、控制棒、冷卻劑。反應爐常見的類型...
工業4.0
核能
智慧科技
能源
核分裂
核融合
能量守恆定律
原子序
臨界質量
2021.11.30
牛頓如何想出第一運動定律?
作者 / 姚珩/美國加州大學爾灣分校物理博士,專長物理史哲與...
624期
牛頓的第一運動定律在今日對人們來說習以為常,但其實該定律並非由牛頓最先寫下,而是科學界經過多年的醞釀與轉變才逐漸形成。從古希臘時期的「自然運動」,中世紀的「衝力」,伽利略的「圓慣性」,到笛卡兒的「固有力」...
牛頓
牛頓第一定律
亞里斯多德
衝力
慣性
圓慣性
伽利略
外力作用
2021.11.02
「 離心力 」真的存在嗎?
作者 / 賴昭正/前清大化學系教授、系主任、所長;合創科學月...
623期
離心力是一種用於描述作用於進行圓周運動物體的力,但其實這是一種假想的作用力。根據牛頓第一運動定律,一物體若不受外力則應該保持靜止或等速直線運動,若要改變此一運動狀態則必須使用外力。若要使物體做圓周運動,此...
慣性運動
牛頓第一運動定律
離心力
向心力
圓形運動
作用力
等加速
慣性力
假想力
加速度
2021.10.01
以共振實現的魔法 超穎材料
作者 / 欒丕綱/任職於中央大學光電系,研究興趣為超穎材料與...
622期
超穎材料是一種關於材料的新觀念,而非指特定的特殊材料,通常是指人工設計的某種週期結構,被當作材料使用時,具有一般天然材料所沒有的特性。舉例來說,超穎材料可以製作出具有「負折射」性質的材料,或是具有「負磁導...
科學月刊
物理
超穎材料
折射率
介電常數
磁導率
電磁理論
左手介質
負折射
平板透鏡
聲學超穎材料
2021.08.02
只要感應沒有距離! 電磁感應與無線充電
作者 / 王冠智∕薇閣中學物理科教師,致力追求有感的物理科學...
620期
19世紀時,英國物理學家法拉第發現,當線圈在單位時間的磁通量出現變化時,將產生感應電動勢,形成感應電流,這就是大家熟悉的電磁感應。手機的無線充電盤同樣利用電磁感應原理,發展出磁感應、磁共振、微波傳輸、雷射傳...
物理
電磁學
無線充電
智慧型手機
電磁感應定律
厄斯特
法拉第
磁感應式
磁共振式
微波傳輸
雷射傳輸
無線充電盤
Qi
2021.07.01
須臾「渺」滄海,毫釐兆新機 渺子g−2實驗將揭露新物...
作者 / 蔣正偉/臺大物理系教授,國家理論科學中心科學家,卡...
619期
物理學的發展常始於實驗觀測與理論預期的差異。在粒子物理學的領域中,「標準模型」一直作為粒子物理學家的指引,不過此理論仍有許多問題待釐清。其中,20年前由布魯克海汶國家實驗室進行的渺子g − 2實驗,始終困惑著物...
物理學
渺子
渺子g−2實驗
g−2
標準模型
粒子物理學
布魯克海汶國家實驗室
費米國家實驗室
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