東大參訪心得_廖宇軒(電機系三年級)

撰文:廖宇軒(電機三)

由於上學期修課的機會,本人有幸參與此次的參訪計畫。在這次的參訪中,參觀了各類的實驗室,以及透過簡報大致的了解各實驗室的研究內容。這其中有理論計算的教授,也有聚焦在具體工程問題的教授,以及研究各種極端條件下的物理的教授。以下是這趟旅程中,一些我覺得有一些想要分享給大家的資訊。

一、極端條件下的物理現象:

小濱芳允教授的實驗室是在做超強磁場。這位教授使用了電磁濃縮法產生了瞬間超強磁場(1000T)。在使用電磁濃縮法的時候,會通上大電流,此時中間的銅圈會受力而收縮,進而讓磁力線密度上升,以達到超強瞬間磁場。在講解完之後,教授有實際操作這個方法給我們看:當電流一被開啟,放在裡面的銅圈立刻就被壓扁了。

另外,山下穣教授的實驗室是在做超低溫的物理性質研究。有一些材料如CeCoIn5 在極低溫(接近絕對零度)和適當大的磁場下,會表現出一些截然不同的物理性質。

二、材料科學

井手上敏也教授的實驗室是在做二維材料性質的研究。二維材料有很多通常的三維材料不會有的性質,因為其對外部施加的效應更加的敏感,像是電致超導和拓樸相轉移等。另外,這位教授利用結構的非對稱性所產生的超導二極體效應可以做到非常好的整流效果。除了上面這些特別的性質外,還有一個令我印象深刻的特性,那就是二維材料如石墨烯由於其能帶結構中具有狄拉克點(dirac point,即能帶中不光滑的點),當我們通上交流電時,正弦波的電壓會產生幾乎是方波的電流。

尾崎泰助教授的實驗室在做利用密度泛函理論(DFT)的第一性原理計算各種材料的特性。這類的計算的計算量都非常的大,因此需要使用超級電腦。這趟參訪中,我們有幸可以親眼看到位於該設施的超級電腦:ohtaka。這台電腦擁有420TB 的memory 和2.3PB 的storage,並且擁有1680 個CPU nodes和8 個FAT nodes。另外,這台電腦在運作的時候會有非常大的運轉聲音,因此我們並沒有在這個房間裡面待很久。

三、雷射

在這其中我印象最深刻的是小林洋平教授的實驗室。這位教授有提到一個我覺得很有意義的概念:現在的自動化生產是大量的生產相同物品,然後大家再去購買價格實惠的量產品,那我們是否有辦法自動化的生產客製化的產品呢?具體而言,教授是在研究如何打造一個自動化的雷射加工系統,他的方案是透過輸送系統,在雷射端和攝影機端來回移動,並透過電腦讀取攝影機的影v像,利用AI 來做整個製造過程的最佳化。

四、生物物理

林久美子教授的研究主題是生物中的動力學問題。其中教授提到了DNAorigami,這是一個可以摺出各種不同構型的DNA 的技術,如下左圖所示。另外教授也提到了馬達蛋白質,這是一種可以轉動的蛋白質,透過ATP 放出的能量,可以自己轉動。這些生物相關的研究,除了令人驚嘆其奧妙,其背後大量可能的應用也令人期待。

這趟東京大學物性所的參訪,讓我能夠更加的了解物性所的各實驗室的主題,其中有不少實驗室和電機系平常會接觸到的具有非常不同的性質,如各種極端狀況的物理性質。我覺得多方的接觸各種領域的知識除了很有趣外,也可以讓我反思各個領域的知識是否可以和我所學相結合。另外,在參訪的空閒時間,和物性所的研究生的交流,除了交換一些新奇的想法外,也讓我更加的了解在東大的生活狀況。整體而言,我覺得這趟參訪讓我收穫良多,感謝系上以及東大物性所提供這次機會能夠參與,如果未來有機會的話,也希望可以有更多的交流機會。