《量子与高科技》PPT课件.ppt

量子與高科技,雷射 超導 磁浮運輸系統 奈米科技 生化與醫學方面的應用,雷射,什麼是雷射？ 雷射的基本運作原理 雷射的發展 電射的應用 各式雷射,什麼是雷射?,一座產生光子的量子工廠 一種能輸出高強度、高方向性、窄頻寬單色光束的裝置 又稱為激光器,使用適當的方法將雷射介質充分激發，將能量儲存於介質的特定激發態中；同時，由雷射腔內往返共振的光引起受激輻射，產生光放大作用，使儲存在介質中的能量以光的形式釋放出來,雷射的基本運作原理,雷射的基本運作原理,雷射的發展,19世紀中葉：電磁理論 20世紀初期：量子論 1916年：受激輻射概念 1954年：受激輻射微波放大器 1960年：紅寶石雷射,雷射的應用,工業上 鑽孔、切割、銲接材料、打標籤 半導體的製造 醫學上 手術刀、視力矯正、血管瘤治療、光動力療法 生活中 條碼標籤掃讀、光資訊存取、印表機 其他 電漿、X光雷射、雷射核融合,各式雷射,氦氖雷射 半導體雷射 二極體雷射 微米雷射 奈米雷射,雷射種類繁多，可略分為氣體雷射、 液態雷射、固態雷射、及化學雷射。 例如：,淡江大學使用之氦氖雷射,二極體雷射,微米雷射,超 導,超導的發展 超導的特徵 超導的應用,超導的發展,1911年：翁尼斯的發現 1957年：超導機制的理論解釋 1986年：鑭鋇銅氧陶瓷開創了 超導材料的新方向 1987年：吳茂昆和朱經武教授 令人震撼的研究成果 高溫超導體,超導的特徵,電阻為零 完全抗磁性,可減低功率損失或容許極大的電流變化 以提供強大磁場,可以應用在磁屏蔽上，減低雜訊和干擾,超導的應用,電子科技方面 製作靈敏的磁場感測元件 行動電話與國防科技 核磁共振成像與核磁共振譜儀 解決電腦散熱問題,超導在國防上的應用,超導的應用,電力工業方面 船舶推進與電解工業 大容量變壓器 穩定工廠與醫院的電壓 電能的輸送,超導的應用,交通運輸方面 磁浮列車 電磁推進船 其它方面 促進粒子加速器和核融合反應器的 快速發展,德國的磁浮列車,磁浮運輸系統,高鐵,磁浮列車,法國TGV,磁浮運輸系統,高鐵 主要的三個系統: 德國ICE、法國TGV、日本新幹線 原理:利用車輪與鐵軌間的摩擦力行駛 缺點:爬坡度有限，需考慮惡劣氣候、噪音、 維修繁複,高鐵電腦模擬測試,磁浮運輸系統,磁浮列車 原理：利用磁場相斥或相吸的現象來昇起和推進火車 發展：日本和德國 優缺點：速度快、爬坡強、 平穩、環保、維護費低 但造價高 其它運用：半導體工業生化科技產業,奈米科技,奈米科技的發展背景 奈米科技的介紹 何謂奈米？ 什麼是奈米科技？ 奈米材料的定義 奈米科技的發展歷史 奈米科技的應用,奈米科技的發展背景,積體電路朝高速、高記憶體容量及元件微小化發展 微電子量產技術已經逼近次微米的極限，低於此極限即跨入奈米尺度,奈米科技的介紹,何謂奈米？ 奈米為一長度單位 奈為十億分之一 一奈米=十億分之一公尺,奈米科技的介紹,什麼是奈米科技？ 以奈米材料為基礎，在奈米尺度下控制物質創造有用的材料且製造出更好的元件和系統,奈米科技的介紹,奈米材料的定義 材料的顆粒大小或三維之中至少 有一維的尺寸介於1至100奈米之間,奈米科技的發展歷史,1959年：費曼的假想 1970年代：使用分子束磊晶製造奈米薄膜研究量子效應 1981年：掃描穿隧顯微鏡(STM)的發明 1989年：人類首次操縱原子,奈米科技的發展歷史,1985年：足球狀碳六十分子,1990年：中空碳奈米管,奈米科技的應用,材料方面: 研發各種性能特殊的材料或元件 發展新製程以得到結構與功能可控的奈米結構 奈米電子技術方面: 碳奈米管、DNA分子染色、兆赫級電晶體,奈米科技的應用,生物技術方面: 奈米生物晶片的研發 生物感應器及傳感器 特殊功能的生物分子機器的研發 環境與能源科技方面: 提高能源的效率 開發多孔材料、儲氫材料、 觸媒材料,生化與醫學方面的應用,1895:侖琴發現X光,1953:華生、克里克發現DNA雙螺旋結構揭開基因時代的序幕,生化與醫學方面的應用,生化方面的應用: 雷射光鑷子與雷射光剪刀促進生物體的研究,醫學方面的應用: 核磁共振提高診斷率,核磁共振儀,核磁共振成像,生化與醫學方面的應用,生化與醫學方面的應用,醫學方面的應用