2015 年 6 月出版
科儀新知 第 203 期
化學分析應用專題
以雷射為基礎的分子影像質譜法 [ 下載 PDF ]
蘇鴻, 謝建台
質譜儀 (mass spectrometer) 因受近代蛋白質體學 (proteomics) 與代謝體學 (metabolomics) 興起之影響，為要能偵測到生物體液中所存在極複雜、極微量的生化分子，在製造商及學術界長年努力之下，質譜儀性能不論是在靈敏度、解析度、甚至準確度上，均有近萬倍、甚至數十萬倍的提升。較諸多現在眾多的分析儀器中，質譜儀因具有超高之分析功能，因此在現代科學研究領域上，已成為最重要且不可缺少的分析工具之一。而近代以質譜儀為基礎，也有許多突破性的分析技術被開發出來，其中最著名的技術之一，就是分子影像質譜法 (imaging mass spectrometer, IMS)。分子影像質譜法可在不需要任何化學或生物標記、或是抗體鍵結下，可直接對生物組織表面進行雷射掃描。而每一雷射掃描，可將存在一面積極小的組織區域內之許多生化分子游離，這些生化分子離子在以質譜儀檢測到後，會被存為一張質譜圖。所有得自該組織切片不同區域的數千、乃至數萬張質譜圖，可再進一步以電腦軟體分析這些質譜圖，並表現出具不同質量之分子離子在切片上分布的分子影像圖。由質譜分子影像圖的分析結果，可得到一組織切片上特定生化分子之分布 (包括生化分子是否存在以及其強度比例)，再結合病理顯微診斷結果後，可找出一組織切片中與疾病或是腫瘤區域有密切關聯的生化分子。雷射因可聚焦到非常微小的範圍，因此是現代分子影像質譜分析中之重要的工具，本文主要目的，即是介紹以雷射為基礎的分子影像質譜法。
高效能整合型光觸媒反應器簡介 [ 下載 PDF ]
黃鴻基
高效能整合型光觸媒反應器在此泛指整合了現代光學、微流體、反應強化與先進奈米技術概念的新型態光觸媒反應器，是重要的化工環工技術發展方向。其發展上的先天技術優勢使其具有良好的操作效能，為近年來重要的化工反應器技術發展。本文將舉例簡介幾種新式的高效能整合型反應器，其特色是可以獲得侷限空間內更大的光觸媒固定面積、更大的流體質傳效率、更寬頻的激發光有效波長範圍、更有效的光使用效率與更大的操作容量。高效能整合型光觸媒反應器通常具備有體積小、低耗能與低廢棄物排放的優點，可以說是因為更快所以更好的綠色化學技術。
光學雷達網絡與雲端運用 [ 下載 PDF ]
江智偉, 江宏偉, 孫書煌, 陳建霖, 蘇良軒, 李易錫
雖然近年來環保單位對空氣污染監測與控制不遺餘力，空氣品質惡化的現象已逐年趨緩。但當空氣污染緊急事件發生時之處理過程仍彰顯污染源追蹤、污染物擴散和污染物種類等的監測依然相當棘手。而要迅速將資訊整合、配合相關專業調度進而提升稽查管制效能、杜絕污染源維護空氣品質，將是本項新技術之應用領域。由於監測設備中有光學雷達／光達 (LIDAR) 的加入，結合地理資訊系統 (GIS) 能快速呈現污染源和污染物擴散之影響範圍，並以雲端技術提供相關人員快速有效之系統與資訊服務，有利於提升環保相關單位對於空氣污染資訊之時效性和全台工業區污染物監控、空氣品質預警與災害防制等技術。
線上彩色共焦精密顯微形貌掃描量測系統之發展 [ 下載 PDF ]
陳亮嘉, 林章民, 林世聰, 阮忠德
在本文中，運用線型顯微彩色共焦量測原理，其利用寬帶光源結合自行研發的彩色色散物鏡，建立線掃描 (line scan) 寬帶波長共焦數學模型，以產生波長準確映射到量測深度之轉換關係。同時，本研究重點在於整合發展一套彩色共焦探頭與三軸精密掃描系統，對量測系統的 21 項體積誤差進行量測與校正，並進行最佳化之精密機構設計與調校，使掃描系統之體積誤差能維持在一個精準的等級。經由實際量測的驗證，經過精密校正機構之量測與校正，系統在驗證標準階高塊的重覆度，其在一個可量測範圍 (field of view，275 × 275 µm2) 內，其量測標準差可維持在次微米等級的量測水準。同時，所研製設備具有對工業微元件三維形貌進行實測之能力，由各類微結構三維形貌實例之量測結果分析中，可驗證其量測結果的精確度可以達到次微米等級。
超精密量測與致動系統 [ 下載 PDF ]
胡恩德, 鄭仲翔, 陳敬修, 王偉珉, 陳皇翰
中央研究院物理研究所耕耘掃描探針顯微術已近 20 年，其間產出高解析、高可靠度與穩定性之超精密奈米量測、致動核心技術。這些技術可針對不同應用，設計各種奈米級解析度之多軸線性、角度、旋轉量測與致動元件，應用於其他精密儀器系統之核心。本文將介紹奈米解析度之雷射干涉儀、皮米解析度之光譜儀與超精密摩擦驅動致動系統。
未來的魔毯：淺談二維材料與其大面積製程發展 [ 下載 PDF ]
莊鎮宇
自從 2004 年第一個熱力學穩定的二維材料－石墨烯－在實驗室中被 3M 膠帶分離出來，二維材料的世紀自此正式展開。有鑑於所使用的生產方法不可能符合工業應用的規模，因此大規模量產的方法也隨之應運而生。本文將從二維材料的簡介切入，並簡述目前主流的大面積二維材料「熱壁式化學氣象沉積」合成方法的發展與優缺點。最後，以目前國內自行研發最新的「冷壁式化學氣象沉積」合成方法做為結束。文中盡量不涉及艱深的學裡，以易懂的文字與譬喻來引導讀者。期望本文可以成為墊腳石，墊高讀者視角而能夠一窺尖端二維材料合成技術的魅力與未來潛力。
將電磁波高溫熱療法結合化學療法應用於癌症治療 [ 下載 PDF ]
鄭匡善
電磁波加熱設備能加熱人體內部細胞，進而消滅體內的癌細胞，或者與系統性化學療法配合，透過協同效果，而達到更好的療效。儘管如此，擬用體外電磁波源透過無創的方式聚焦能量於癌病灶，在燒滅癌細胞的同時，傷害最小部分的健康細胞，需要跨領域的專業知識。本文對此進行介紹，以期更多專業人員投入此一領域，造福癌症患者。
雙極性類鋸齒波壓電驅動器開發探討 [ 下載 PDF ]
廖泰杉
壓電材料之滯－滑效應設備取決於平台與支撐件材料的靜態和動態摩擦特性；它們不需要高精密機械元件，亦不受灰塵與其他擾動影響，廣泛地應用於壓電驅動位移裝置。單極性信號驅動壓電元件長期使用下會產生極化現象，而造成推動會有偏移現象，造成位移失準。為了解決壓電元件極化之疑慮，通常使用雙極性信號驅動壓電元件，利用電壓極性相反，可以抵銷極化現象。因此提出新型雙極性類鋸齒波驅動器開發探討，文中描述電路設計與測試結果，未來探針掃描顯微鏡與或其它穿隧掃描顯微鏡都可以使用上。
