前瞻技術脈動：光子與量子技術（202504）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2025年2月7日

圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202504）

光子學革命：研究人員達成了前所未有的上轉換效率
提升光子上轉換效率目前面臨挑戰，主要原因是鑭系摻雜奈米顆粒在輻照度和光學共振的臨界耦合條件上存在固有限制。透過操控開放結構內部暗模式與亮模式之間的交互作用，類似於經典的電磁誘導透明(electromagnetically induced transparency)現象，不僅可以增強局部光學場，還能精確控制光的發射方向。

由新加坡國立大學研究團隊發表於《Nature》期刊的研究成果指出，該團隊導入了「超臨界耦合」(supercritical coupling)此一開創性概念，在極大程度上提高了光子上轉換效率。透過利用「連續頻譜中的束縛態」(bound states in the continuum, BICs)現象，研究團隊突破了傳統限制，使光能無限期地被困在開放結構中。研究成果展示了達到八個數量級的上轉換發光增強，對於在奈米尺度上控制光的發射具有深遠影響，可能影響量子光子學和其他光子裝置領域。
參考資料：Revolutionizing Photonics: Researchers Achieve Unprecedented Upconversion Efficiency. SciTechDaily. 2024/04/08.

光物質粒子的突破性發現可能會永遠改變顯示器技術
極化子是一種融合光與物質性質的混合粒子，具備不同於傳統光子與固體物質的特性，因而被視為次世代材料的潛力之星。然而，在個體粒子的層次上，極化子在室溫下無法進行電控制，這成為其商業應用的重要瓶頸。為了解決這一問題，研究人員開發了一種新方法，名為「電場尖端增強型強耦合光譜學」(electric-field tip-enhanced strong coupling spectroscopy)。該方法能以超高解析度進行電控光譜學，使得在室溫下對個體極化子粒子的主動操控成為可能，為其實現實際應用鋪平了道路。

由韓國浦項工科大學(POSTECH)研究團隊發表於《Physical Review Letters》期刊的研究成果指出，該團隊透過超高解析度光譜學中的創新方法，成功開發了一種可在室溫下控制極化子（混合光-物質粒子）的突破性技術。極化子具有光子和固體物質特性，有望推動光學顯示器和光電子裝置的發展。透過引入「電場尖端增強型強耦合光譜學」(electric-field tip-enhanced strong coupling spectroscopy)，該團隊實現了在室溫下對個體極化子進行操控，相較於傳統的量子點技術（如QLED電視，需要三種不同類型的量子點分別產生紅、綠、藍光），具有顯著的優勢。該突破顯示其除了在基礎物理學，還在多個領域，包括光學感應器、通訊和量子光子裝置等應用面具有廣泛的潛力。該研究是由Samsung Future Technology Incubation Program資助。
參考資料：Light-Matter Particle Breakthrough Could Change Displays Forever. SciTechDaily. 2024/04/11.

超表面天線可以支援未來的6G通訊網路
如何開發新一代6G通訊網路的高速資料傳輸技術是一項重要課題。透過將超材料(metamaterials)與可程式化信號處理相結合，可設計出可編碼的動態超表面天線(DMA)，從而實現更高效的數據傳輸。

格拉斯哥大學研究團隊開發了一款無線通信天線原型，其研究成果刊登於《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》之中。這款原型可編輯動態超表面天線在60GHz毫米波頻段取得突破性進展。利用高速現場可程式化邏輯閘陣列(FPGA)控制，DMA能由波束成形創建多個波束並在奈秒內切換，確保網路覆蓋範圍穩定。研究團隊指出，DMA的應用不侷限於自我適應天線，還能應用於病人監控、雷達、自動駕駛汽車和無人機等領域，有助於全像攝影(Holography)、近場通訊(NFC)和無線能量傳輸等應用。
參考資料：Metasurface antenna could enable future 6G communications networks. TechXplore. 2024/04/12.

研究人員開發出可拉伸量子點顯示器
在快速發展的顯示技術領域，人們一直在追求創造本質上可拉伸的顯示器。傳統顯示器受到剛性和不靈活組件的限制，一直在努力發展超越柔性顯示器。量子點發光二極體(QLED)顯示器具有出色的色彩再現、亮度和壽命，對於優先考慮這些因素的消費者來說是一個令人信服的選擇。開發柔性QLED顯示器的內在挑戰在於量子點(QD)本身的性質。作為零維無機奈米粒子，它們不具有固有的拉伸性。已經有人嘗試將量子點嵌入彈性材料中以創造發光彈性複合材料。這種方法遇到的一個重大障礙是彈性體的絕緣特性，它阻礙了電子和電洞向量子點的有效注入，進而降低裝置的電致發光效率。韓國基礎科學研究所(IBS)的研究人員想出創新方法來克服這些限制，他們展示了在複合材料中加入第三種材料，以增強載子向量子點的傳輸。採用p型半導體聚合物TFB來增強元件的拉伸性和電洞注入效率。添加TFB還改善了電子和電洞注入之間的平衡。(1518字；圖1)
參考資料：Researchers develop stretchable quantum dot display. TechXplore. 2024/04/15.

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