拓撲絕緣體(topological insulators)是近年來相當受到關注的熱門材料之一,內部是絕緣體,表面卻像金屬,相關理論曾在2016年獲諾貝爾物理學獎肯定。中興大學材料系大三生盧弘惟近期以主要作者身份發表論文,首次將此材料應用於能源回收及感測元件,開創拓撲絕緣體新的應用領域,研究成果今年2月刊登於國際頂尖期刊自然通訊《Nature Communications》(IF=14.919),並獲編輯選為亮點文章。
此研究由中興大學材料系賴盈至、中山大學材光系陳智彥、中興大學物理系林彥甫三位教授共同合作,盧弘惟大一時即加入賴盈至實驗室,至今已參與5篇高影響因子之國際期刊論文發表,而在國內各項競賽中也屢獲佳績,包含中技社創意獎學金、華立材料創新大賽特選獎、勞動部我是創客創意競賽第一名、經濟部循環創新競賽第一名等,表現亮眼。
賴盈至表示,拓撲絕緣體目前主要應用於量子材料、量子計算、超導性等領域,團隊利用拓撲絕緣體表面導電,有助於增加表面電荷轉移的特性,首次將其應用於收集環境中的靜電,以及收集身體活動所產生的機械能,並藉此驅動電子產品,或作為自發電的感測器,如智能眼鏡、遠端遙控等,有助於提供穿戴科技、元宇宙等新應用的電力來源,實現自給自足的電子科技。
負責材料合成的陳智彥指出,此次研究採用的碲化鉍拓撲絕緣體(Bi2Te3),是用簡單快速的化學溶液合成法進行製作,與國際主流使用大型機器物理沈積法相較,可大幅降低合成成本及縮短時間,有助於拓撲絕緣體未來的研究與應用推廣。
盧弘惟表示,非常感謝賴盈至教授三年來的指導與鼓勵,並提供參與研究、競賽,以及與興大物理系、中山材光系、陽明交通大學跨校系合作的機會。研讀文獻與實驗的過程雖然辛苦,但卻是很紮實的訓練,從研究中得到的成就感是支持他繼續下去的動力。接下來除參與國際研討會外,也將持續新興材料領域的研究。
※論文連結:https://doi.org/10.1038/s41467-022-28575-3