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高分子科學展自由 跨領域研究曰雜家~專訪蘇安仲教授

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撰文/陳千惠  圖片/蘇安仲提供

 

  「小分子像一奈米的珍珠,高分子就是珍珠鏈。」 清華化學工程研究所教授蘇安仲談起自己的研究領域,擅用比喻的他形容這些像珍珠鏈的高分子「連成一千個珠子看起來像麵條,泡在溶劑裡就像湯麵。」 高分子科學與工程領域自由度大,很合乎他的個性,這一栽進去就是30多個年頭。高分子的應用像是塑膠、橡膠、纖維、油漆等,都是日常可見。蘇教授說,這個領域有龐大的應用性,因此大量的人力投入應用方面,少量的人力才做研究理論,而他就是那個少數之一,長期投入高分子與軟質材料之結構、形態、性質關係的研究。

  1986年他先到中山大學材料所從事「橡膠增靭塑膠」的研究,透過「反應性摻合」的技術可以把橡膠顆粒控制得很小,讓原本難以結合的塑膠跟橡膠可以像「羅密歐跟茱麗葉家族」結合在一起;其後還與中鋼合作完成「制振鋼片」與「制振複材」的研究。2000年之後蘇教授投入於高分子半導體系統及其在發光顯示器上之應用,2004年之後他研究發現不同溶劑會影響成膜的結構,進而影響發光的性質,如藍光會變成綠光;高分子結晶構造的堆疊方式不同,其發光效果也不同。2006年蘇教授回到清華母校任教,除了延續先前與高分子半導體方面的工作之外,也分別與成功大學的阮至正博士以電子顯微鏡合作高分子結晶的研究,與同步輻射中心的鄭有舜博士合作高軟質材料方面的研究,他笑稱自己的確如朋友所批評的「大雜家」。

 

結合原位即時之小角/寬角X-光繞射與紅外光譜分析,配合穿透式電鏡觀察與分子動態模擬,針對長鏈高分子結晶程序之孕核過程進行基礎性之理解。我們的結果顯示:高分子晶核之形成包括一連串之演化步驟,牽涉到融態之分子構形轉化、分子鏈之集結成束、與後續之縱向伸長、橫向成長、與結構重組。左圖為分子動態模擬結果之示意描述,強調分子鏈構形波動中伸直鏈段之集結成束有向列型液晶之特質,其結構之規律化屬於後續之一系列重組程序。

 

利用偏光顯微鏡和掃描式電子顯微鏡觀察共軛高分子poly(9,9-di-n-hexyl-2,7-fluorene)的定向樣品之結晶形態。圖片中的試片是由南向北剪切定向,其球晶為不對稱的成長形貌。

  近年蘇安仲著重於高分子結晶與相變程序,使用的工具主要為顯微、散射、光譜與分子模擬等技術。他跟同步輻射中心的鄭有舜博士以原位即時X光散繞射追蹤玻璃態高分子的升溫結晶過程,發現「孕核-成長-結合」(nucleation-growth- coalescence)之變相程序,「有如中小企業之設立-成長-合併的商業模式」。最近博士後研究員蘭宜康的分子動態模擬之結果顯示: 孕核階段之胚胎-晶核演化(embryo-to-nucleus transition)還可以再細分為分子鏈段之束集¬¬-重整-固化(aggregation-reorganization-solidification)三個細部程序。

  從事高分子基礎研究的蘇教授認為,學校做應用性研究要有合理範圍。前端基礎研究由國家出錢,相關應用端研究該由業界出錢。這個觀點是從諾貝爾物理獎得主J.-P. de Gennes而來,de Gennes認為做學術研究是拿老百姓納稅的錢,當省則省。如果需要大量的資金,就應該有實際價值,與產業接軌。蘇教授認為業界必須要有研發之決心與動量,提供大學足夠的相關資金與支援;相對而言,學術界只宜提供專項研究方面之技術協助,不應有太深之管理與利益瓜葛。

  2008年蘇教授獲得清華工學院傑出教學獎,他表示「當時其實自己是個菜鳥」,因為他是第一次教大學部,他只是「鼓勵學生問問題」,從問題去了解學生懂多少。「因為大一、大二的學生通常不清楚自己為什麼要讀這些課程,沒有感受到這些課程的真正目的。」蘇安仲指出,像「工程數學」對多數的學生來說是「necessary evil」(必要之惡),他們不習慣去思考這些工具跟這個世界有什麼關聯。他建議學理工的人要把數學、英語讀好,同時要知道如何溝通、敢於嘗試,要建立「美」的概念,同時具備適應環境的能力。如果可以重讀大學,他希望在藝術與音樂方面多了解一點,人生會更美好。

 
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