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複雜系統與電漿科學

 

   「複雜系統與電漿科技」複雜系統為由許多單元組成的複合體,單元份子間透過非線性交互作用與回饋相互影響,產生豐富由簡單有序、複雜結構至無序混亂的結構與動力行為。複雜系統涵蓋極廣,流體系統、凝態系統、電漿系統、生物系統、乃至社會、交通、金融系統等均為典型的複雜系統。近二十年來,在非線性動力學、統計物理、高速高解析量測分析與模擬能力的快速發展基礎上,複雜系統成為當代極重要的跨領域研究議題,並有極大的應用價值。

    近年國際上極力推動的強場雷射系統更是促進複雜系統研究進展的一個重要實驗設施,可以支持多項尖端下游科學實驗,其中大量的技術發展更附帶著提昇尖端科技儀器之重要貢獻。強場雷射的強大電磁場可探索相對論電漿非線性光學,這是一個尚未開發的研究領域,與電漿系統作用產生的複雜非線性動力學,闡述許多複雜系統的共通機制。強場雷射可產生各項新穎光源與粒子源,譬如超快硬X光派衝可解析DNA、RNA、蛋白質、聚合物的動態反應,為生命科學提供基礎知識;超快紅外光脈衝可解析分子的內部運動和能量轉換,幫助了解化學反應;超快兆赫茲脈衝可用來探測電子材料的高速電磁反應,協助新穎元件的開發。   

    本校在複雜系統與電漿科技領域的研究已進行多年,為國內公認最強大之研究隊伍。在強場雷射、強場電漿、微粒電漿、理論及實驗軟物質與生物物理等領域獨步亞洲,部分更臻世界領先水準,團隊成員更因此屢獲中研院院士、教育部國家講座、國科會傑出獎等榮譽。其中強場雷射實驗室無論在技術的發展或研究的課題均極為先進,為本國標竿物理實驗室,所建造的100兆瓦雷射具3個同步光束,分別在兩個不同波長,功率為100、15、6兆瓦。能量、波形、指向擾動分別小於2%5%5mRad,聚焦照度達1020 W/cm2,對比度高於108,優於同級雷射。所開發的瞬態電漿結構技術應用於諧波的準相位匹配、X光雷射、拉曼背向散射雷射放大器、斷層掃瞄,顯示其應用潛力。在32.8 nm頻段X光雷射的平均光譜亮度達第3代同步輻射之60,尖峰光譜亮度達4000億倍,可期待開發其突破性的應用。複雜系統尖端研究在微粒電漿液體、非平衡物理、生物物理、生物流體、軟物質及非線性物理的熱門課題有眾多重要成果,發表在SciencePNASPhys. Rev. Lett.Biophys. J.等期刊上,為國內領先團隊。另有堅強理論研究團隊,與實驗計畫緊密合作及橫向交流。透過數學與理論物理中心之設立整合本校數學與理論科學的研究資源,並與清大、交大合作共同主持國家理論中心第階段計畫。 


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電漿科技與複雜系統