賀 陳文章教授榮獲第60屆學術獎

恭賀臺大化學工程系陳文章教授榮獲第60屆學術獎。陳教授主要研究領域為高分子奈米材料(例如奈米晶體、奈米粒子及奈米纖維等)以及高分子半導體材料，藉由分子設計、功能性單元導入、複合結構製備、形態控制和精微加工等技術，提升應用特性(包括有機記憶體、高分子薄膜電晶體、太陽能元件、光學膜等)，尤其在以有機奈米材料結構大幅提升有機電子光電元件特性，及利用綠色再生資源材料(如醣類)及其與半導體之界面操控開發綠色非揮發性電子記憶體元件，有極為傑出之成就。陳教授另亦開發高分子奈米複合膜及透明耐熱基材，獲得43項國內外發明專利 ，並技轉17項開發技術給國內材料特化產業，開發高附加價值產品。

●從事研究過程●

陳文章教授以電子與光電高分子、嵌狀奈米高分子及高分子奈米複合光電材料為教學及研發主軸，除從事前瞻學術研究外，並將所開發技術移轉化學材料產業開發高附加價值材料技術，且培育產業界所需高階研發人力。陳教授對高分子科技之研究興趣乃起源於大三時選修邱文英教授之高分子化學，她清楚闡釋如何將化學反應應用於製造有用之高附加價值材料，如何將一個個原子串接為擁有千百個鏈長之巨分子，另外陳劉旺教授從事高性能高分子及生醫材料和謝國煌教授之聚胺脂研究，亦讓陳教授嚮往兼具學術研究及應用價值之高分子科技，因此於1987年前往美國University of Rochester攻讀博士期間，選擇具有挑戰性的新領域，投入指導教授為非洲裔年輕教授Prof. Sam Jenekhe的門下，希望能製備出擁有極高導電度且透明性之高分子，並研究其非線性光學元件應用。一個從非洲來美國念高中大學打拼到大學教授的學者，需要極為努力認真才能立足，因此Prof. Jenekhe對自己和學生要求都有嚴格要求，也因此讓陳教授學會如何由分子設計、至材料合成、形態鑑定及元件應用之紮實流程。畢業後陳教授時時懷念Prof. Jenekhe對其的啟發訓練，且成為亦師亦友的研究合作夥伴。

1993年陳教授於獲得博士學位後，希望能投入工業研究，因此加入工研院化學工業研究所從事漸變折射率光學透鏡及光通訊纖維，在工研院服務期間大幅開拓各種高分子之工業應用之視野，這也使得陳教授在1996年返回臺大化工任教後，十分注重如何將學術研究成果實際落實於產業界。由於我國半導體IC 工業之興起，陳教授在離開工研院職務前，在當時李鍾熙所長及蘇宗粲副所長之任務交付下，很幸運地能從事電子化學品之整體規劃，而形成未來研究主軸。加入臺大後碰巧碰到奈米材料興起，而原博士生期間所學習之高分子半導體亦因軟性電子光電元件而變成熱門領域，例如「高分子薄膜電晶體」，「高分子太陽能電池」及「非揮發記憶元件有機材料」等，這些新興領域需要有精準之合成技術，細微之結構鑑定及元件物理人才投入。近期陳教授則從事整合性可拉伸電子光電元件所需之關鍵材料，例如由可拉伸導電高分子材料開發取代ITO之軟性基板，讓材料在高度拉伸下仍可維持其導電性及機械性質，並將有機/高分子材料應用於主動層，介電層及電極，藉由奈米結構提昇整合性元件特性，而可應用於智慧織物之穿戴式元件，進而提升健康照護及安全防護之生活科技。因此如何結合跨領域人才達成上述所設定之研究目標，變成陳教授從2000年後重點研究工作，例如精準合成技術與日本東京工業大學上田充教授、平尾明教授及北海道大學覺知豐次、佐藤敏文教授等專家合作，結構形態鑑定分析與清大陳信龍教授、瑞士Prof. Mezzenga和法國Dr. Borsali合作，元件技術則與西雅圖華盛頓大學Prof. Alex Jen 和史丹福大學Prof. Zhenan Bao 合作。陳教授通常會與上述合作研究者先擬妥計畫，後藉由學生或博士後研究員進行訪問研究完成所設定計畫目標；從這些合作研究不僅擴大自己的研究視野，並加強研究深度，而學生亦接受更深一層的研究挑戰。

另外陳教授在工研院及經濟部學界科專長期支持下，在臺大建立以高分子無機奈米複合材料為核心技術之研究團隊，與光電膜材產研界長期合作，尤其是工研院林正良副所長。初期乃以製備數百奈米光學塗膜及保護膜製備為主，後產業界提出新挑戰，希望製備數微米級膜材且仍可維持透明度及熱機械性質，在成功開發此類膜材後，又提出是否可進一步開發數百微米之透明基材，可取代現有ITO 玻璃，與十年前相較，這等於是厚度增加一千倍，然而各種性質仍要維持，因此在材料設計、合成技術開發、加工方式及應用皆有極大不同。藉由和產業界/工研院互動，陳教授一直有新的挑戰，也從中獲取樂趣。由學術研究及產學合作，讓我深深體會到如何藉由學術界/ 產業界專家之互動，提出研究目標及挑戰，再藉由結合不同領域專長去完成研究目標，進而完成所開發技術，並落實於產業界。

與學生共同嘗試研究新課題是陳教授之重要生活樂趣，他會在學生找他當指導教授時，第一句話就問：「你的夢想是什麼？」他自己的座右銘也很強而有力：「Keep dreaming！」他時常鼓勵學生多點冒險性、勇於追夢，甚至協助學生追夢，例如，學生想有出國經驗、但又礙於家庭或個人因素無法長期待在國外，他會找機會安排學生到國外機構進行訪問研究。至今所指導之碩博士畢業生已有92位，多次獲德國巴斯夫博士論文獎、科技部博士後研究人員學術著作獎、國科會碩士論文獎及大專創作獎等殊榮。畢業生除於電子光電或高級材料產業任職外，有12位於國內外知名大學任教(包括臺灣大學、成功大學、中央大學、中正大學、臺北科大、淡江大學、中原大學、元智大學、逢甲大學及明志科大;日本Yamagata Univ.)等。畢業學生有重要成就，例如獲得科技部吳大猷獎或擔任系主任，讓陳教授心裡充滿喜悅，也是驅使他致力於教學研究重要原動力之一。

●具體學術成果●

陳教授學術生涯至今，研究成果共發表317篇英文期刊論文，獲得43項國內外發明專利，並受英國皇家化學會邀請編撰有機記憶體材料及元件專書。論文總引用數超過8500次(h-index = 51)，且有11篇論文被引用超過100次，14篇獲選為重要期刊之封面或封底文章。研究成果獲得國際肯定，獲聘為國際期刊之副主編 (Polymer Journal)或編輯諮議委員(包括NPG Asia Mater., React. Funct. Polym. 及J. Polym. Res.)，且在國際重要會議擔任邀請講席51次，並5 次主辦臺日雙邊高分子會議提升雙方學術合作。茲列舉重要學術貢獻如下:

1.以有機奈米材料開發非揮發性記憶體元件: 場效電晶體式記憶體由於其非破壞讀取特性以及與金屬氧化物半導體元件優異的相容性而被廣泛地研究，若能精確地控制將電荷量儲存在特定的浮動閘極，可解決尺度微小化之瓶頸並達到高密度的記憶體元件性能要求。陳教授首次提出結合“雙浮動閘極”、“雙極性的電荷載子捕捉”和“分散的捕捉點”這三個概念，同時允許電洞和電子分別地被捕捉在CuPc奈米顆粒和針狀單晶C60，而擁有寬的記憶體視窗(~4.4 V)，低的功耗(~ ±5 V)，長時間數據保留特性(〜104 s)，寫入/抹除耐力(〜100個週期)和雙極性(電洞/電子)捕捉等特性(Adv. Mater.，封面內頁文章)。其次藉由再沉澱法製備尺寸約50-70奈米的聚芴系共軛高分子奈米粒子，並混摻入絕緣水溶性壓克力酸做為奈米浮動閘極之電荷儲存層，藉由調控奈米粒子的化學結構，改變其電子能階進而提升元件之記憶窗口，為首先利用共軛高分子奈米粒子為有機電晶體型記憶體元件之電荷儲存層範例(Adv. Funct. Mater. 2015, 封底文章)。

2.應用醣類為綠色非揮發性記憶體元件材料: 利用自然資源蘊藏豐富且符合環保之綠色再生醣類共聚物作為記憶體電荷儲存層，研究發現當醣類嵌段高分子形成平行基板柱狀形態時，可有效提升主動層與儲電層之接觸面積，而獲得電子儲存之寬記憶視窗，進一步以氫鍵超分子結構，將含共軛基團小分子侷限於柱狀奈米結構中，不僅大幅提升記憶體效能，且開關電流比達105，亦可重複操作200次以上 (Adv. Funct. Mater. 2014，封面內頁文章)。後續使用含葡聚糖結構之醣類寡聚物為閘極電荷儲存層，例如線性結構之麥芽七醣，藉由分子內氫鍵於施加電壓前後鍵長之改變，呈現一次寫入多次讀取之高效能非揮發式記憶體特性，此研究不僅為第一篇利用純醣類寡聚物薄膜為電晶體型記憶體之電荷儲存層，並具有開關電流比達106，其效能可媲美甚至超越目前具領先地位之無機奈米浮式閘極記憶體(Adv. Mater. 2015，插頁文章)。

3. 高分子奈米複合纖維應用於提升有機太陽能元件效率: 陳教授利用不同結構 (不織布、定向型、或雙向交錯型)之含奈米銀電紡纖維控制導電度及電漿增益效應大幅提升P3HT :PC61BM之太陽能電池效率。此奈米複合纖維是利用雙軸靜電紡絲技術，並利用加熱還原方式將奈米銀同步還原於聚乙烯咯烷酮纖維內，藉由奈米纖維之幾何侷限性製備出高結晶順向性之5奈米銀顆粒密集排列於複合纖維中，而同時具有高導電度和表面電漿共振，其單根纖維導電度可高達105 S/m與ITO相當，進一步利用雙向交錯型或不織布樣式的奈米複合纖維植入高分子太陽電池之電洞傳導層中，相較於順向樣式更能夠提升元件效率約18.7% (Adv. Energy Mater. 2014，期刊封面論文)。

4.高分子奈米複合光學材料: 陳教授利用高分子分子量及偶合劑將無機氧化物尺寸精準控制於10 nm以下，且可由無機奈米粒子含量或側鏈基控制混成光學膜之折射率、吸收位置及阿貝數，例如acrylic/titania (Chem. Mater. 2001， 被引用271次)，acrylic/silica ( Polymer 2003， 被引用197次)， polyimide/silica（Chem. Mater. 2002， 被引用159次），亦可藉由新感光改質劑導入而得低體積收縮高感光性高解析之光學膜，可應用於抗反射膜、光學塗料(膜)、微透鏡及軟性電子基板等領域極具應用性，上述技術獲得三次經濟部補助學界科專計畫獎勵，數十項國內外發明專利，並將17項技術移轉給國內相關材料特化廠商，技轉及產學合作總金額超過1億元，不僅可協助我國材料化工業開發高附加價值產品，並有助於我國電子光電產業掌握關鍵材料來源。

●未來研究重點及方向●

陳教授之前之研究已建立高分子半導體化學結構、形態與性質之關係，並應用奈米結構技術(例如電紡奈米纖維或奈米線)製備高性能有機電子光電元件，但如何將高分子材料在極度拉伸下仍能維持其電子特性及機械性質並進一步應用於智慧纖維織物，乃當前重要之科技挑戰。具有可拉伸性穿戴式纖維元件近年來在材料、生醫及工程領域引起廣泛研究，因其可覆蓋於任意曲面以及身體各樣的可活動部位上，並藉由加入各樣的電子功能（如，發光、儲電、再生能源等功能），而可應用於智慧織物之穿戴式元件，進而提升健康照護及安全防護之生活科技。然而絕大部分的半導體材料皆為較剛硬且不可拉伸的材料，在拉伸超過一定限度後，易產生材料斷裂或是無法回復至原先的狀態，因此未來研究將致力於以化學結構設計(例如主鏈為剛硬之電子活性骨架而側鏈為不同分枝構型之軟鏈結構) ，電子活性剛硬鏈段或可拉伸鏈段之嵌段共聚物構形(線性或星形)開發可拉伸高分子半導體等方法，提升拉伸時對應力與形變之忍受性，並以可拉伸導電高分子或奈米銀線複合膜取代ITO之軟性基板、主動層、介電層及電極，利用預先拉伸的彈性高分子基材及皺褶結構或奈米纖維所交織而成的網狀結構來承受拉伸時所產生的應力與形變等技術，製備同時具有能量轉換 (太陽能電池及發光二極體)與儲存功能(超級電容)的可拉伸奈米纖維及其織物整合感測元件。此研究計畫將以原建立之奈米國家型計畫團隊，結合國內紡織綜合研究所、工業技術研究院、西雅圖華盛頓大學Prof. Alex Jen 、史丹福大學Prof. Zhenan Bao 共同開發此一兼具學術挑戰及智慧生活科技之研究課題。

●第60屆學術獎得獎人資料●

基本資料

(1) 姓名：陳文章

英文姓名：Wen-Chang Chen

現職單位：國立臺灣大學化學工程系

學術專長：電子與光電高分子材料、嵌狀共聚奈米高分子、奈米複合光學材料

個人教學研究網址：http://140.112.182.188/Professor.html

(2) 學歷:

1993美國羅徹斯特大學(University of Rochester)化學工程系博士

1985臺灣大學化學工程系學士

(3) 經歷

2015-迄今 經濟部兼任科技顧問

2013-迄今 國立臺灣大學工學院策略材料國際研究中心主任

2011-迄今 國立臺灣大學工學院副院長

2011-迄今 Polymer Journal Associate Editor (Nature Publishing Group)

2009-2011 國科會高分子學門召集人

2007-2013 國立臺灣大學前瞻高分子奈米中心主任

2005-2011 國立臺灣大學高分子所教授兼所長　

2006-2012 臺灣化學產業科技協進會理事

2001-迄今 中華民國高分子學會理監事

2000-迄今 國立臺灣大學化學工程系教授　

1996-2000 國立臺灣大學化學工程副教授

1993-1996 工業技術研究院化學工業研究所研究員

(4) 曾獲得之學術獎勵情形

2015 第十三屆有庠科技講座 (奈米科技類)

2014 英國皇家化學會會士 (Fellow, Royal Society of Chemistry)

2013 侯金堆傑出榮譽獎 (材料科學類)

2013 東元獎 (化工/材料科技類)

2013 中華民國高分子學會傑出高分子學術研究獎

2013 臺灣化學科技產業菁英獎暨產品創新獎 (卓越研發獎)

2012 國科會傑出研究獎

2009 經濟部大學產業經濟貢獻獎 (產業深耕獎)

2009 經濟部第五屆奈米產業科技菁英獎 (學術類)

2009 國科會傑出研究獎

2007 中國工程師學會傑出工程教授獎

2004 國科會傑出研究獎