歷屆得獎者

2017總統科學獎得獎者
陳建德院士

陳建德院士

熱愛科學實驗 矢志打破技術極限 擁有全球影響力的物理學家

陳建德院士一生熱愛科學實驗,喜歡突破技術極限,研發先進儀器設施。從發明高解析分光儀,到領導完成臺灣有史以來規模最大的尖端實驗設施,30多年來,他的研究成果為全球及臺灣科學界帶來諸多啟發。

 

「龍」光束線 開創軟X光實驗技術
  • 1985年,陳院士於美國貝爾實驗室(Bell Labs)發明了柱面元件分光儀設計概念,並藉此在美國國家同步加速器光源(NSLS)建造完成了世界第一座高解析、高束流、命名為「龍」的軟X光光束線。
  • 1987年利用該光束線測得的凝態氮分子K層吸收光譜,觀察到前人無法分辨的振動能階,證實軟X光的能譜解析力(E/ΔE)可從當時的世界紀錄2,000大幅提升至10,000,突破了數十年來軟X光科學發展的根本障礙,震撼了國際同步輻射界。在1987至1995年間,陳院士帶領團隊設計建造了光吸收、光電子及磁圓偏振二向性(MCD)等實驗站,並使用「龍」光束線開創了多項軟X光實驗技術。

 

引領磁學研究新方向 促成凝態物理躍進

由於軟X光能量範圍涵蓋了常見重要元素之內層電子能階,得以有效分辨元素及其氧化態,是探測物質微觀電子與磁性結構非常有用的光源。這些實驗技術目前被廣泛地應用在材料物理及材料化學研究領域,特別是1989年完成的首次軟X光MCD實驗以及1995年首次證明MCD總和定律正確性的高精確實驗,帶動了近30年來世界性的MCD研究熱潮,開拓了磁學與磁性材料嶄新的研究方向。

應用上述軟X光實驗技術,陳院士及其合作者探測了多項凝態物質系統之微觀電子與磁性結構,研究成果豐碩。其中以有關高溫超導、含鹼碳六十、錳氧巨磁電阻及多層磁薄膜的高精確實驗最具影響力,實驗結果不僅為這些前瞻性物質之微觀電子或磁性結構提供決定性的數據,協助判定各種理論的正確性,也為新理論機制提供可信賴的微觀基礎,對凝態物理的發展貢獻卓著。

陳院士1995年返國後,在國家同步輻射研究中心(NSRRC)建立了世界頂尖的軟X光研究團隊與實驗設施,並與合作者完成了多項具決定性的實驗,對凝態物理之重要課題提出新的見解,研究成果斐然。陳院士在2002年發明了「主動式光柵分光儀-主動式光柵能譜儀」(AGM-AGS)非彈性軟X光散射光束線系統,備受國際矚目。他也發明了大角度軟X光MCD散射實驗專用可產生任何3D方向高磁場的8極超導磁鐵,其設計概念已被世界上多個研究機構所採用。

 

建立臺灣同步加速器 超越先進國家

陳院士在「行政院同步輻射研究中心指導委員會」的極力邀請下,從美國Bell Labs返臺加入NSRRC,先後擔任副主任(1995-1997)和主任(1997-2005),負責規劃與推動「臺灣光源」(Taiwan Light Source, TLS)的設施發展及科學應用。TLS是行政院於1983年同意興建,1993年首次出光的臺灣第一座同步加速器,電子束能量為15億電子伏特、軌道周長為120公尺。

為提高臺灣科研競爭力,陳院士於2004至2005年間積極倡議和推動「臺灣光子源」 (Taiwan Photon Source, TPS)同步加速器興建計畫,期使臺灣能躋身進入世界上具有超高亮度X光光源的先進國家行列。

PS的電子束能量為30億電子伏特、軌道周長518公尺,能產生光亮度比TLS高100倍至10,000倍的軟X光與硬X光。從2010年2月動土至2014年12月首次出光,陳院士領導TPS團隊,以不到5年的時間即完成TPS的興建,並以不到1年的時間將儲存電流提升100倍,是世界上近期建造完成的三座最先進30億電子伏特光源中,目前唯一達到500毫安培最高目標的同步加速器。TPS已於2016年9月開放供學術科技界使用,為我國未來數十年涵蓋廣大研究領域之尖端實驗奠定堅實的基礎。

 

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