【張瑜倫淡水校園報導】國家同步輻射研究中心（國輻中心）8月25日舉辦第六屆「光環論文獎」頒獎典禮，由淡江大學物理學系教授莊程豪與國立臺灣大學凝態科學研究中心副研究員吳恆良組成的跨校研究團隊獲獎，除獲頒獎座與新臺幣30萬元獎金，莊程豪更成為國內私立大學首位獲此榮譽者，肯定其同步輻射原位技術在電催化二氧化碳轉化研究上的重要成果。

面對全球氣候變遷與淨零碳排趨勢，如何將二氧化碳回收再利用、轉化為有價值的化學品，是目前國際研究的重要課題。研究團隊運用國輻中心台灣光子源的「臨場軟／硬X光吸收光譜」，觀察二氧化碳轉化成其他物質時，銅電極表面發生的變化，同時搭配紅外光譜技術，監測反應過程中的中間產物，進一步了解「材料如何變化、最後產生什麼結果」之間的關聯，順利找出影響反應成果的關鍵因素。

這項研究成果2020年發表於國際期刊《美國化學會誌》（JACS），目前論文被引用次數已逾630次，連續5年穩居該研究領域前1%，研究成果及同步輻射臨場（in situ）技術的應用皆獲得評審高度肯定。

莊程豪說明，該研究為跨校合作，臺大團隊主要負責開發二氧化碳轉化材料，並進行基礎光學量測；淡江團隊則透過同步輻射技術，進一步確認材料在反應進行當下的動態變化，補足研究中關鍵的一環。他感謝系上特聘教授董崇禮提供實驗室及精密儀器設備，協助研究順利完成。

除了研究成果，莊程豪更重視該研究帶給實驗室學生的學習經驗。他指出，二氧化碳回收再利用與全球碳中和息息相關，過去學生多半只能透過教科書或論文了解相關反應機制，如今透過實際參與研究，不僅能親手操作實驗、即時觀察反應過程，更能將課堂所學與全球環境議題連結。不僅深化自己的專業能力，同時進一步培養研究熱忱與科學責任感。

【FAQ】

▌Q1：什麼是「臨場（in situ）」技術？在這項研究中扮演什麼角色？

A1：傳統的材料分析多半是在反應前或反應後進行（靜態觀察），無法得知反應過程中的變化。而「臨場」技術是指在電化學反應進行的「當下」，實時且動態地監測催化劑與物質的變化。研究團隊利用國輻中心台灣光子源的「臨場軟／硬X光吸收光譜」，在反應進行時捕捉到銅電極表面的氧化態與電子結構變化，並結合自研的紅外光譜監測中間產物，成功解開催化劑結構與反應結果之間的關鍵因果關係。

▌Q2：這個臨場X光實驗的執行難度高嗎？

A2：難度極高，全球能執行的研究團隊不多。臨場實驗需要在化學反應發生的當下進行監測，過程中必須克服水溶液流動控制、施加電壓電極、超真空壓力要求，以及氣泡產生等問題，每個環節都需要好設備、耐心與漫長的實驗時間，能成功運作並取得精準數據的團隊非常少見。

▌Q3：這項研究為什麼選擇「銅」作為催化劑？

A3：主因在於催化後的產物種類和產業需求。銅材料不僅價格相對便宜且容易取得，更重要的是，可以有效吸附一氧化碳，並進一步還原為多碳化合物，例如乙烯、乙醇及甲烷，這些產物未來可作為工業用化學品和燃料，直接取代化石燃料。

▌Q4：研究團隊未來的接續研究方向是什麼？

A4：未來將聚焦於「時間解析」與「新材料開發」兩大核心方向。一方面希望能捕捉更為動態的反應過程，尤其是關鍵中間體（如一氧化碳 CO 或羧基 COOH）與銅催化劑表面的結合行為，藉此觀察電子轉移、表面重組及氧化態切換等轉變；另一方面則持續尋求表現更好或高選擇性反應的材料，如單原子點綴或多孔狀介面等結構設計，以克服局部水分子干擾並實現特定化學產物的高效產出。