前言在這充滿挑戰與機遇的時刻，核融合成為了全球科學家、工程師和政策制定者高度關注的新興能源形式。核融合仿效太陽的能源產生過程，透過高壓力或高溫度將輕原子核融合成更重的原子核，同時釋放出巨大的能量。太陽本身以核融合反應，不斷持續能源產出，這一自然過程激發了科學家的好奇，引發了對如何模仿太陽以實現清潔、永續能源的深入探討。在這篇文章中，我們將介紹核融合的基本原理、其所帶來的優勢，以及實現核融合的挑戰和前景，同時探討核融合對解決當前能源和環境危機的潛在影響，以及如何改變未來的能源景觀。核融合研究不僅是一種科學追求，更是為了維護地球和後代子孫的生活環境所做的努力。

1. 晶格與倒易晶格
為了介紹超晶格（superlattice），我們得先從晶格（lattice）談起。晶格是介紹固態物理最常見的出發點，廣義來說是指一群點所形成的陣列，可以是有限大，也可以是無限延伸，可以是規則，也可以是不規則。當然，固態物理所關心的晶格，指的是無窮延伸且規則分布的點。對於某個晶格，假如可以找到一組原始向量（primitive vector），使得任一個晶格點的位置向量，都可由這組原始向量的整數倍疊合而成，且無一例外，那麼這個晶格就是個布拉菲晶格（Bravais lattice）。這個定義也可以換句話說成：假如有一組原始向量是 \(\textbf{a} {1},\textbf{a} {2},\textbf{a} {3}\)（當然，若是二維晶格，就只需要 \(\textbf{a} {1},\textbf{a} {2}\)），使得考慮 \(n {1},n {2},n {3}\) 之所有整數後便能讓晶格向量（lattice vector）
\(\textbf{L}=n {1}\textbf{a} {1}+n {2}\textbf{a} {2}+n {3}\textbf{a} {3}\)      (1)
無一例外地描述了某個晶格的每個晶格點，則該晶格為布拉菲晶格。以對稱性質來分類的話（這其實是個涉及群論的大工程），三維空間只有十四種布拉菲晶格，二維則只有五個。常聽到的體心立方（bcc）與面心立方（fcc），就是十四種三維布拉菲晶格當中的兩種，而近年熱門的二維材料石墨烯（graphene），就是五種二維布拉菲晶格當中的一種：六方晶格（hexagonal lattice）。

隨著科技的不斷發展，人們對於材料的需求越來越高，尤其是在新興領域的能源、電子、光電、生物等方面，對於高性能、低成本、綠色環保的材料需求日益增加。而二維材料作為新型材料的代表之一，已經引起了科學家和工程師的高度關注。筆者目前已研究二維材料相關元件（如圖一）超過十載之久[1]，以下從幾個觀點切入，引導讀者在輕鬆的閱讀過程中，能很快了解二維材料裡的奧秘。

前言：
在日常生活中，我們經常聽到「真空」這個名詞，它指的是一種沒有氣體或極低氣壓的環境， 在科學、工業和技術領域中扮演著重要的角色。真空技術的應用已遍布民生、工業以及軍火；舉凡用吸管喝飲料、吸塵器到蒸汽機， 從科學研究到半導體製造，從太空探索到高速列車的運行，都需要利用真空來實現。

最近在課堂上問學生:為什麼我們需要創造一個真空的環境?得到的回應琳瑯滿目,但卻不脫日常生活的應用,如真空吸盤、吸塵器、真空保鮮盒、真空保溫瓶 ...... 等等,果然生活經驗會大大決定大腦的思考範圍。
然而,我們知道真空的應用不僅止於此。若我們將真空的應用依所用到的真空特性來分類,大致可以有下列四種,相對於大氣環境,在真空中:
(1)氣體壓力比較低
(2)單位體積內的氣體粒子數目比較少
(3)氣體分子平均自由徑比較長
(4)物體表面吸附單層氣體分子的時間比較久

本篇短文試圖提供一些導出弱無序金屬的電導（conductance, \(G\)）和電導率（conductivity, \( \sigma \)）的物理圖像，不追求數學上的嚴謹推導。本文可作為〈安德森局域理論的起源〉一文的補充說明，應有助於讀者更容易掌握和深入理解無序系統的導電問題。

電子—原子核雙共振實驗顯示：施子電子的電荷和自旋都沒有擴散。你使盡方法拼命地跑，以便維持在同一位置。（Now here, you see, it takes all the running you can do, to keep in the same place.）—19 世紀數學家Dodson 之言（引自安德森諾貝爾獎演講詞[1]）

緣起2023 年初在主辦物理年會關於強關聯量子系統的動力學主題論壇後，想利用寒假時間把學習到的主題再深入思考。就在看似悠閒實則忙碌的寒假中收到物理雙月刊的邀稿，希望我寫一篇關於局域化物理的科普文章可以刊登在六月的物理雙月刊中。我的第一個反應是：太棒了！有一個機會可以介紹凝聚態物理許許多多有趣面相中的其中之一。但是要完成一篇可以激起新一代科學家研究興趣、不失科學精確性、抽出物理概念精妙之處的科普文章，著實是一大挑戰。點開行事曆一看，在色彩斑斕的許多承諾中，考量到我常常講著講著就放飛自我，思緒不規則跳躍，我覺得我還是保守一點，乖乖寫一封信跟雙月刊爭取多一點寫作時間。在接下這個寫作任務的時候，我也在問自己一個問題：這篇科普文章的目的是什麼？怎麼樣幫助整個社群？怎樣幫助對物理感到好奇的不同世代？在這5500 字的篇幅裡，我希望可以勾勒出局域化現象在整個物理研究的脈絡中扮演什麼樣的角色。並且用定性描述對比不同物理機制的關鍵特色（所以讀者可能幾乎不會看到方程式）。留下物理圖像以及相關的文獻讓有興趣的讀者可以跳脫科普語言，更嚴謹的去認識這個現象。為達到這個目標，在討論局域化現象前我們先對包含局域化現象的凝聚態物理的研究骨架做個簡介吧！

細胞是生命最小的單位，了解細胞的運作一方面是滿足人類對於生命如何運作的好奇，另一方面提供疾病治療的線索，因為許多疾病的來源是來自於細胞失去正常的運作。傳統上，生物學家在研究細胞，著重在基因、化學物質對於細胞的影響，忽略各種物理因素對於細胞的影響。到了二十一世紀，科學家已經確定物理因素會影響細胞維持生理功能。例如細胞需要施力才能維持正確的細胞形狀或者移動，身體裡的細胞承受著各種外力，例如血流、肌肉收縮、重力，維持健康的生理反應，觸覺、聽覺都是力學刺激，細胞對於這些力學刺激有適當的訊號傳遞，維持正常的功能，失去適當的力學刺激或者失去對於力學刺激的訊號傳導都會造成疾病[1]。例如太空人在沒有承受重力下，一個月可流失1% 的骨頭，得到骨質疏鬆症，骨質疏鬆症在老化的社會中是是現今流行病學的一大問題，目前並沒有藥能治癒這個病。血管硬化是跟不穩定的血流形態造成不正常的剪應力，影響了內皮細胞的表現。如果細胞對於力訊號傳導過程出錯，會造成疾病，例如有一些癌症，有些耳聾就是耳朵內的毛細胞，無法將聲音的力學訊號傳遞出去，還有一些跟力傳導相關的蛋白質突變也都會造成疾病。生命發生時，受精卵所需的資訊都儲存在基因內，但是在整個胚胎發育的過程中，細胞的成長、移動、與鄰居細胞的相互推擠都會反饋到細胞內，有些反饋能導致細胞分化成不同功能的細胞，最後變成一個個體，現在科學家相信細胞所處的力學環境影響整個發育的過程。

一、引言纖維狀胜肽和蛋白質聚集體的形成及其在細胞內和細胞周圍的沉積現象，是許多神經退行性和代謝性疾病的表徵，其範圍從阿茲海默症和帕金森氏症到第二型糖尿病及透析相關之類澱粉沉積症或澱粉樣變（amyloidosis， 是澱粉樣蛋白（amyloid）， 一種異常蛋白質，沈積在組織所引起的疾病）[1]。那些所謂的澱粉樣蛋白原纖維在結構上由垂直於原纖維長軸（交叉 β 結構）延伸的 β 鏈定義（圖一c）。在聚集過程中，這些胜肽進行結構重組，形成稱為低聚物（oligomers）的亞穩態中間物種，低聚物進一步自組裝成原纖維，最終形成成熟原纖維，如圖一a 所示。越來越多的證據表明，表現出更高細胞毒性的不是成熟原纖維，而是寡聚中間體（oligomeric intermediates）[2-4]。此外，許多研究發現金屬離子，如銅二價離子（Cu2+）、鋅二價離子（Zn2+）或鐵三價離子（Fe3+），可以改變澱粉樣蛋白的聚集路徑[5-8]。例如，有研究指出，鋅二價離子可與澱粉樣蛋白−β（Aβ）胜肽結合並誘導離徑（off-pathway）寡聚體的形成，這些寡聚體最終不會形成原纖維，而是形成較大的無定形（amorphous）聚集體[9,10]。由於其和醫療保健的密切關係，了解澱粉樣蛋白病變和澱粉樣蛋白的形成，及有毒澱粉樣蛋白低聚物的特性和結構便引起了研究上極大的興趣。不過，人們對低聚物結構的研究不如成熟的纖維狀形態那麼詳細，也正是由於它們在構形和大小上的異質性、短暫性及低豐度，這些中間物種很難用傳統的結構測定方法來表徵。下一節將簡要介紹用於蛋白質結構測定的常用光譜學方法，以及它們之間的相對比較。

引言
1935 年愛因斯坦等人提出EPR 悖論質疑量子力學的完備性，也讓人們開始注意到糾纏態。三十年後美國物理學家貝爾指出EPR悖論和量子力學對相同實驗的預測不同，並由美國物理學家克勞澤（John Clauser）、法國物理學家阿斯佩（Alain Aspect），和奧地利物理學家塞林格（Anton Zeilinger）在實驗上相繼驗證成功。這三位物理學家在實驗上的貢獻不僅對糾纏態的應用有所突破，也使量子資訊技術得以推進，因此共同獲得2022 年的諾貝爾物理獎。量子糾纏的應用包含擁有優異安全性的量子通訊與速度可以遠高於傳統電腦的量子運算，這些優勢讓量子資訊成為先進國家非常重視的領域。本文先介紹何謂量子糾纏，並介紹歷史的脈絡，從中可以看到三位獲獎人的工作在物理史上的重要性。

以生物感測研究用於病毒篩檢及抗病毒感染藥物篩選為例一、楔子2020 年一月中旬，筆者在東京的秋葉原免稅店內帶著孩子閒晃時，突然一個店員以中文向我推銷隨身型的空氣濾清器，並神祕地說道，近幾天大陸內地的觀光客買了好些個隨身型的空氣濾清器，因為他們那發生了一種比流感還嚴重的不明原因肺炎，（後來被世衛組織命名為新冠肺炎，COVID-19[1]）。本人一向對購物不感興趣，又不敏於時勢，一時想到大陸那麼大，發生流感應該還好，也沒放在心上。沒想到隨著交通便利，國界圍籬逐漸淡化的年代，各種疾病蔓延擴散，已不再是地區性的個案。稍不注意，高傳染性，高致死率可能隨著交通的便利，在國際間快速地爆發開來。新冠肺炎（COVID-19）依聯合國世界衛生組織2023 年二月21 日統計指出，自2019 年十二月起到2023 年的現在，累計造成全球近七億六千萬人受感染，逾六百八十五萬人死亡[2]。台灣迄今也有逾千萬人（有紀錄的）受到新型冠狀病毒（SARSCoV-2）感染。在疫情爆發尖峰期間許多國家的醫療能量幾乎崩潰，社會經濟損失更是巨大，堪稱世紀災難。在這世紀災難之中，我們科學家能在這場災難中做些什麼？隨著疫情爆發不同的時程中，學界業界對造成疫情的新型病毒實際的應對方案不外有包含病毒的偵測，疫苗的製造，預防病毒感染藥物篩選與治療藥物篩選等四方面。在過去三年內，我們可以看到病毒的偵測方面，造就了核酸分析產業如流星雨一般橫空出世，俗話說“ 三折肱為良醫”，現在世界各地街頭巷尾大多數人都知道什麼是核酸定量分析[3]，同時各種快篩也成了大家熟悉的產品。疫苗的製造的事情更是將多年研究的基礎馬上搬上檯面，有句老話說“ 事急馬行田，老鼠晾一邊”。原來按部就班的疫苗發展順序，一下子等不及了，世界各國的政要一個個捐出手臂，挨上幾針以安民心。治療藥物的篩選更是迅速，原來用來抗SARS、抗病毒甚至是抗癌症的既有藥物，全都用上了。這些作為，都在在考驗國家在平時的基礎研究能量儲備，期望能在極短時間內，應對多變的疫情局勢，對人類做出最佳的應對，促進人類的健康與安全，達到『承平儲備，戰時發揮』的功效。筆者的研究團隊專長在於基因重組蛋白質生合成、蛋白質摺疊、新功能生物分子開發、生物分子自組裝、與生物感測等研究。對於新冠病毒的肆虐，筆者的研究團隊則可著墨於新冠病毒檢測與抗病毒感染藥物的篩選之生物感測器開發，以期能對新冠病毒疫情抑制有所貢獻。本文將就生物感測研究中，各種相關的研究與應用，藉此文與大家進行交流與分享。