從理論物理轉進材料之路 - 陳力俊耕耘材料桃李芬芳
提起電子顯微鏡，就不能不提到清華大學前校長陳力俊，「他可是台灣電子顯微鏡分析領域的先驅，尤其專精於金屬矽化物生長以及金屬薄膜與矽晶間的界面研究，只要是材料系修習過電子顯微鏡相關課程的學生，八成以上都拜讀過老師的著作，那本書儼然是電子顯微鏡界的經典。即便距離該書1990年首刷出版至今已超過28年，被選課學生列為必讀的情況仍然沒有改變。」師承自陳力俊，現任交大材料科學與工程學系副主任的吳文偉如此形容陳力俊在材料學界的學術地位。
不小心走對了路 結緣材料40餘載
和材料系結緣近半輩子，光在清華大學材料科學工程學系執教鞭就逾40年，談起這段情緣，曾出任多年清大校長的陳力俊自己都感到不可思議。
自小就在清華大學附近玩到大的陳力俊，家就住在清大後巷，清大材料系館是他每天上學必經之處，「只是沒想到以前每天必經的材料系後來竟成了我的職場，而且一待就是40多年。」對於和清大材料系結緣，學的是物理、教的是材料科學的陳力俊打趣說，「很多人挑選工作是誤打誤撞，但我不同，我是不小心走對了路。」
標準「清華人」的陳力俊從小就是資優生，高中就讀新竹中學，並以第一名的成績畢業。在那個台大物理系分數比台大醫科還高的年代，陳力俊獲保送進入台大物理系，也順利在1968年畢業後轉赴美國留學，並於1974年獲得加州大學柏克萊分校物理學博士學位，隨後到加州大學洛杉磯分校
(UCLA) 擔任博士後研究的工作。
求學過程想唸的一直是和材料科學較無直接關係的理論物理學，但他到美國後猛然發現，唸理論物理容易限縮在學術象牙塔中，現實的就業市場並不樂觀。陳力俊說，當時全美大學一年只會聘用兩位理論物理教授，僧多粥少，眼見前途無「亮」，物理系學長姐紛紛轉業。
機會與抉擇都在一念之間，當時碰巧有材料系教授到物理系招募研究生，陳力俊心想何不試試談一下，就因這一念讓他和材料搭上線，也從此一頭栽進材料科學領域。當時雖然學籍仍在物理系，取得的學位也是物理系博士，但在講究學術自由的美國校園中，陳力俊仍可憑著自由意志，將四分之三的時間花在材料實驗上，僅留四分之一的時間用於鑽研理論物理。
只是初進材料實驗室的陳力俊卻面臨新的挑戰與困難，因為早期在台灣的實驗課程，受限於儀器的精準度不佳，往往費時且成效不彰，早在出國留學之前陳力俊對做實驗的興趣就已被消耗殆盡。一旦在美國再次開始從事實驗研究，才發現自己的實驗經驗近乎於零，一切須從頭學起。
陳力俊表示，雖然當時同學們的態度友善，但囿於人生地不熟，不好意思開常麻煩人家，主要只能靠自己摸索。剛開始進行實驗時不太順利，往往展開之後才發現無法盡如人意，只得一再重來，約花了半年至一年的時間，才慢慢進入狀況、漸入佳境。
步步謹慎 魔鬼藏在細節中
回想在美國做實驗的經歷，陳力俊用了「確實很辛苦」幾個字來形容，因為在實驗前，除了必須花很多時間準備試片之外，排隊等電子顯微鏡的學生也為數不少，往往得等到晚上才輪得到自己使用，經常實驗做完都已經深夜。即便已精疲力盡，仍須再花1、2個小時，將電子顯微鏡關機、清洗零件，且清洗步驟一步也馬虎不得，因為只要做錯一步，一切就都得要重來。
到了博士後研究階段，工作難度更加提高，不光只是實驗，還必須學會組裝儀器。由於當時學校沒有適當儀器可用，還得拿到其他機構進行測試；陳力俊笑說，在某次實驗中，發現真空一直降不下來，幾經測試，仍找不出原因，連原公司的技術人員也不得其解，唯一可做的就是不停地測試。沒想到突然有一天，真空就降下來了，這才發現原來問題就只是出在新的真空系統，清洗時氣體吸附在腔體裡，導致真空下不來，一旦吸附的氣體全部抽掉之後，問題就解決了。現在回想當初實驗時遇到的困境，陳力俊反倒滿懷感激，「還好有這些失敗經驗，日後回台，就算碰到問題，也比較知道要如何解決。」
材料一點通 發揮格局益發寬廣
雖然做實驗苦多於樂，但陳力俊至今仍記得到美國加州大學柏克萊分校攻讀博士時首度接觸到材料科學的那段日子，當時的指導教授是應用電子顯微鏡研究材料的頂尖學者，在他的指導下，陳力俊首度看到『矽』放大數十萬倍後的圖像，至今仍對那美麗矽的奧秘留有深刻印象。
陳力俊笑說，當初那台尖端電子顯微鏡足足有3層樓高，有天他獨自一人進行實驗，突然聽到頭上「打雷」巨響，聲音不僅大到令人耳朵發痛，儀器甚至還出現火光，陳力俊當場被嚇了一大跳，之後才發現原來這是所有實驗人都會碰到的景象，成因則是因為當年儀器製作技術不夠好，顯微鏡用久了累積電荷以致產生放電現象。
聲稱自己是不小心走對路的陳力俊談到就讀物理系和材料系的差別時，很有哲理的表示，唸物理系看世間萬物都很理想，認為什麼都要很完美，但實際投入應用時會發現，日常使用的材料都有缺陷、純度不足，卻是很正常的情況。陳力俊強調，材料科學是一門相當適合於解決問題的實用科學， 不過不可諱言， 修習材料科學， 紮實的物理基礎十分重要。例如早期的固態物理就有許多與材料學相契合的理論， 因此過往學習物理學的努力並沒有白費， 只是材料科學的應用面較寬廣，轉換跑道也比較容易，而這也是陳力俊研究方向可以一路從鋼鐵材料，進展到半導體，甚至到現今奈米材料的背後因素，也正好應證了「一點通，萬點通」的道理。
用心治校 締造5個「百」紀錄
畢業後的陳力俊原本有意留在美國發展，但因家庭因素與機緣巧合，1977年回到清華大學材料科學工程學系任教，就此一路升任清大材料系系主任、清大工學院院長、台灣聯合大學系統副校長、行政院國科會副主委，且於2006年獲選為中央研究院院士，2010年則接任清大校長。一路走來，在學界奠定了卓越的學術成就與聲望，同時還締造了無數個亮眼紀錄。
陳力俊回憶說， 剛回國執教時很不習慣， 一堂課開講就是兩個小時，再加上粉筆灰滿天飛，剛開始幾個月常感到身體不適，為此還將黑板換成白板，且試了許多潤喉偏方也效果不彰，當時心想「這行飯真不好吃」，沒想到時間久了，喉嚨不舒服的毛病也不藥而癒了。原來習慣真的可以成自然，「現在即使一口氣說3個小時話也沒問題。」
除了率先將黑板換成白板，陳力俊也在1989年引進全台第一部可以直接觀測到原子的電子顯微鏡。他笑說，以前哪看得到原子，現在不僅看得到，還看得到它在移動，「從事科學研究，永遠別說什麼事不可能。」
除了針對教具改善，讓清大的教學環境更好之外，陳力俊也在校長任內締造了多項「百」的紀錄。第一個百，是成立「百人會」，取法美國華人百人會做法，以一人捐100萬為目標，成功地幫清大募集到體育館改建基金；第二個百是複製百人會的成功經驗，在清大材料系成立「雙百會」，幫材料系儲備營運基金；第三個百，是自己的實驗室先後培育出105位博士；而第四個百，則是在任內，首開先例將學生成績評量由百分制改成等級制，以ABC等級取代100分評定標準，讓學生不再分分計較。至於第五個百，陳力俊說是一個巧合，「清大100週年剛好在我校長任內」。
看好AI大時代 立穩根基穩步向前
在不少教授將學生視為「工蟻」使用，以致師生關係緊張的今日，陳力俊在學生畢業後仍能維持良好互動的。談到教學風格，陳力俊慨言，每位博士生都是我的貴人，由於博士生至少須和教授相處4年，有些甚至長達10年，試想人生哪有那麼多10年可以相處？至於相處之道很簡單，就是不藏私。
經由實驗培養出無比耐性的陳力俊擁有不怒而威的特質。吳文偉笑說，老師極少動怒，而且善於鼓舞人心，因此，學生都會想展現出最好的一面。加上老師對論文發表的高品質要求與嚴謹度，對許多學生來說，獲得老師的一句「很好，可以準備寫論文了」無異是得到了人生最大的肯定，那種喜悅甚至比論文被接受，還令人感到開心。
除了不藏私之外，為教學奉獻心力，總是為學生著想的陳力俊也引導學生掌握未來發展方向、給予適當建議。原本從事金屬材料研究的陳力俊，因看好積體電路材料的前景，開發出銅製程與半導體製造接軌，其後又發現奈米材料當紅，每個科系都需要這類人才，於是又轉進奈米材料。至於次世代的科技趨勢何在？陳力俊則看好人工智慧（AI）的崛起，人工智慧將會是重塑科技產業版圖的關鍵。
陳力俊強調，不論在任何時代，材料都會是關鍵核心角色，科技文明要進步，材料研究也要持續前進，就好比半導體科技每往一個新製程世代推進，其中的瓶頸多得仰賴材料面的突破和改善。展望未來，材料產業要與時俱進，就必須結合AI，兩者如何相輔相成，是材料界當前最大的挑戰。
落實在材料科學的教育上，陳力俊也不藏私地傳授材料系學生學習之道。他強調，鑽研材料科學首先要有好奇心，其次是要兼顧多元性；學習面向勿過於狹隘。再來則是動作要敏捷，不能慢下腳步；一旦確認方向，就要持續深耕。最後，也是最重要的一點：奠定紮實的核心課程基礎，因為唯有根基穩固，小樹才有茁壯成大樹的一天。
[1] 「台灣材料人，成就世界事: 20位領航者的人生故事」，pp32-41，中國材料科學學會 (2018).
