實驗室訪談 - ç‰©ç†å­¸ç³»æš¨ç ”ç©¶æ‰€

磁 性 系 統 有 什 麼 有 趣 的 地 方 ?磁 鐵 是 既 熟 悉 又 陌 生 的 材 料 , 幾 千 年 前 人類 就 拿 來 用 了 , 可 是 不 清 楚 真 正 的 機 制 。 我 們原 先 只 是 片 面 的 瞭 解 磁 性 , 以 為 原 子 裡 的 電 流就 是 磁 鐵 的 磁 性 來 源 。 用 這 個 原 理 可 以 做 電 磁鐵 , 可 是 卻 不 能 解 釋 磁 鐵 的 磁 性 , 因 為 這 個 量實 在 太 小 了 。 磁 鐵 的 磁 其 實 來 自 內 在 的 磁矩 ——「 自 旋 」。那 為 什 麼 有 些 材 料 裡 面 一 樣 有 自 旋 , 但 沒有 鐵 磁 性 ? 為 什 麼 有 些 就 有 ? 還 有 些 材 料 有反 鐵 磁 性 , 內 部 磁 矩 一 正 一 反 的 反 平 行 排 列 ,這 又 是 為 什 麼 ? 這 些 現 象 都 不 容 易 解 釋 。當 然 還 有 其 他 東 西 , 就 像 磁 性 的 方 向 , 還有 磁 性 和 傳 導 的 關 係 。 像 磁 電 阻 效 應 , 電 阻 跟內 部 磁 性 的 組 態 ( 平 行 或 反 平 行 ) 有 關 係 。 這 很有 意 思 , 因 為 我 們 可 以 用 磁 性 來 控 制 電 性 , 或是 藉 由 量 電 阻 來 測 得 外 面 感 應 的 磁 場 。在 1988 年 , 發 現 了 GMR ( giantmagnetoresistance ) 的 效 應 , 是 法 國 的 Fert和 德 國 的 Gruenberg 他 們 同 時 發 現 。 這 種 效應 出 現 在 有 三 層 結 構 的 材 料 上 , 中 間 一 層 非 磁性 金 屬 , 上 下 兩 層 磁 性 金 屬 ; 把 電 流 通 過 去時 , 電 阻 會 不 尋 常 地 改 變 。 剛 做 出 來 大 概 有5,6% 的 改 變 , 現 在 大 概 可 以 有 15%! 這 個很 有 用 , 因 為 原 來 的 效 應 很 小 , 現 在 變 顯 著 ,就 可 以 應 用 了 。 1997 年 IBM 就 把 這 個 效 應應 用 在 硬 碟 的 磁 頭 ( 硬 碟 讀 取 資 料 的 關 鍵 部件 ), 這 就 是 很 重 要 的 技 術 進 步 。1988 到 1997 不 到 10 年 , 可 是 在 光 華商 場 就 可 以 買 到 一 個 從 基 礎 實 驗 室 走 出 去 的東 西 。 我 一 直 很 反 對 台 灣 把 理 、 工 學 院 分 得 那麼 清 楚 。 現 在 工 學 院 學 的 的 東 西 , 可 能 兩 三 年後 就 不 管 用 了 , 因 為 現 在 產 業 技 術 的 週 期 越 來越 短 , 不 能 只 學 現 在 市 場 的 東 西 , 要 學 R&D( research and development )。 大 學 不 應 該 只是 一 個 職 業 訓 練 所 !博 士 班 學 生 要 能 獨 立 解 決 問 題 。 物 理 學 家本 來 就 是 要 去 touch 不 會 的 東 西 , 如 果 只 有學 過 的 才 會 , 就 沒 有 物 理 學 家 , 只 有 工 程 師了 ! 物 理 學 家 要 explore , 看 到 很 多 不 能 理解 、 或 是 別 人 沒 想 過 的 東 西 , 你 應 該 高 興 並 想辦 法 解 決 才 對 ! 當 然 不 是 漫 無 目 的 的 摸 索 , 要具 體 的 去 解 決 , 才 是 成 功 的 物 理 學 家 。敎 普 物 時 我 想 傳 遞 給 同 仁 和 學 生 一 個 觀念 : 考 60 分 的 學 生 , 物 理 程 度 不 見 得 就 一 定比 90 分 的 差 , 他 的 其 他 物 理 能 力 可 能 不 錯 ,只 是 沒 有 被 考 出 來 。 打 個 比 方 , 有 的 人 會 唱歌 、 有 的 人 會 拉 小 提 琴 , 可 是 我 們 每 次 都 考 小提 琴 , 因 為 唱 歌 很 難 考 。 回 到 物 理 , 像 做 儀 器 ,焊 接 、design、 在 混 亂 之 中 想 出 好 的 idea ,這 種 東 西 平 常 比 較 難 考 。 要 進 到 實 驗 室 , 真 的去 解 決 問 題 的 時 候 , 這 些 能 力 才 會 真 正 表 現 出來 。 物 理 能 力 很 多 元 , 未 來 的 路 也 很 廣 。 未 來沒 有 繼 續 走 純 物 理 也 不 要 覺 得 可 惜 , 那 是 老 舊的 概 念 , 物 理 本 來 就 是 可 以 攻 佔 各 個 領 域 而 有所 發 揮 !3