陳玉彬教授2007年自美國喬治亞理工學院機械系取得博士學位，同年返國任教於國立成功大學機械系，2016年8月轉至國立清華大學。其受行政院科技部補助之研究以「熱輻射、光學與能源」為範疇，透過多種方式調變材料之吸收率、放射率、反射率或穿透率（四者稱為輻射性質或光學反應），進行學理研究及應用開發。近五年（2013年迄今）成果涵蓋：利用特殊物理機制、結合優化方法與電磁理論、設計與製作次波長結構、架設儀器與量測性質、開發前瞻應用等五項主題，成果貢獻簡要說明如下：

圖一 陳玉彬教授實驗室草創兩年半後，第一個完整的學術小家族（包含碩士班畢業學長、碩士班二年級、碩士班一年級、大學部專題生）於2010年成大實驗室門口合影留念。

一、利用特殊物理機制

利用輻射性質頻譜的特徵、電磁場強度的空間分布、材料的光學常數等，陳教授團隊成功探討並加以利用的特殊物理機制包括：材料耗散[1, 2]、磁場共振子[1-3]、表面電漿[1, 3]、區域表面電漿[2]、貝瑞曼模態[2, 4]、介電常數近似零模態[2, 4]、等效介質行為[5, 6]等。

圖二 磁場共振子第一模態激發時，電磁場強弱分布、能量密度與能量流動所受到金屬耗散性的影響：(a) 非耗散金屬銀狹縫附近電磁場分布；(b) 非耗散金屬銀狹縫出入口能量流與能量密度；(c) 耗散金屬鋁狹縫附近電磁場分布；(d) 耗散金屬鋁狹縫出入口能量流與能量密度[1]。

二、結合優化方法與電磁理論

常見材料之輻射性質常無法滿足特殊應用需求，而陳教授團隊成功結合優化方法與電磁波理論，能系統化且高效率的決定結構樣貌、尺寸、排列方式及所選用的材料，實現理想輻射性質。優化方法包括：共振誘發條件導向[4]、基因演算法[7-9, 12]、差分演算法[10]、微差分演算法[10]、田口法[11]；而解馬克士威爾電磁波方程式的數值方法或理論包括：有限元素法[4, 12]、有限時域差分法[7, 11]、嚴格耦合波理論[8-10, 12]等。

圖三 (a) 結合基因演算法與嚴格耦合波理論，尋找節能玻璃合適結構尺寸之操作流程圖；(b) 利用前述方法決定玻璃內鑲嵌銀方型結構尺寸後，反射率與穿透率頻譜圖，與理想節能玻璃性質非常接近，頻譜特徵也與有限元素法模擬結果一致[12]。

三、設計與製作次波長結構

透過微奈米製程技術的進展與可使用材料的多元化，陳教授團隊成功的設計及製作出多種樣本，具體呈現探討的輻射性質，樣本包括：金圓盤於氧化銦錫玻璃上的半球輻射性質[4]、金屬週期狹縫於矽基板上[5, 6]、矽表面複式光柵[13]、矽隨機粗糙表面[14]等。

圖四 各式次波長結構已調整輻射性質：(a) 金圓盤於氧化銦錫玻璃上[4]；(b) 金屬週期狹縫於矽基板上[5]；(c) 矽表面複式光柵[13]；(d) 矽隨機粗糙表面[14]。

四、架設儀器與量測性質

熱輻射性質量測具挑戰性，原因一是頻譜涵蓋紫外光、可見光以及紅外光，波長（約從0.1 mm至1000 mm）範圍相當寬闊；原因二是入射、反射或穿射均需兩個角度（天頂角與方位角）定義，另需要一個角度定義偏振方向；原因三是空氣中的水分及二氧化碳會強烈吸收中紅外光；原因四是輻射性質易隨溫度改變。陳教授團隊除了使用商用傅立葉轉換紅外光譜儀[5]及其搭配套件[6]外，也自行設計與建立半球輻射性質量測系統[4]、三軸自動散射儀[12]、白光光斑量測系統[15]等。

圖五 (a) 可以量測雙方向輻射性質的三軸自動散射儀[12]；(b) 以半球輻射性質量測系統（包含一客製化積分球）量測氧化銦錫玻璃的半球反射率、半球穿透率以及吸收率[4]。

五、開發前瞻應用

熱輻射性質為多變數（波長、入射方向與偏振態、反射或穿射方向、結構樣貌、材料、溫度等）之函數，而性質本身又包含吸收率、放射率、穿透率及反射率，故陳教授團隊成功調變輻射性質後，在開發新應用或是提升現有元件效能均有豐碩成果，包括：紅外光廣角吸收或放射器[2]、文字密碼系統[7]、液晶屏幕之波長選擇極化器[8, 16]、節能玻璃[9, 12]、紅外光指向寬頻或窄頻放射器[10, 17]、太陽熱吸收器[11, 18]、癌症細胞的移轉能力檢測[15]、熱光電放射器[19]、光學系統的照度及焦散評估[20]等。

圖六 (a) Alice利用光學密碼系統，以銀光柵跟一串數字的方式，將訊息_A_SECRET_安全的傳給Bob[7]；(b) 以鎢一維週期表面結構，開發寬頻廣角紅外光放射器，以提高熱光電系統廢熱回收率[10]

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