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物理化學研究之尖端應用

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以時間解析光譜法偵測金奈米結構之光熱過程

近年來有關金屬奈米粒子光熱效應（photothermal effect）的應用越發多元且廣泛，而研究其熱傳遞過程有利於評估後續應用時的操作條件與限制。在本篇文章中，吾人將簡介金屬奈米粒子之光熱性質，以及研究熱傳遞過程的相關光譜技術。除了前人利用飛秒及皮秒時間解析光譜術以了解電子加熱與電子-聲子耦合的過程外，吾人亦設計非接觸式的方法，包含步進式掃描傅立葉轉換紅外放光光譜法（step-scan Fourier-transform infrared emission spectroscopy）、共軛焦色胺酸螢光溫度計法（confocal tryptophan fluorescent thermometry）以及紅外線熱影像法（infrared thermography）搭配點熱源模型分析，可研究金奈米粒子後續與環境達到熱平衡之緩解過程。吾人期盼藉由此文章的介紹，使讀者了解使用上述光譜法得研究金屬奈米粒子光熱效應中，不同時域下所發生的熱緩解過程。

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間質隔離法應用在生成不穩定的陰離子及其光譜上的測量

近年來，吾人結合電子轟擊法與鈍氣間質隔離法成功的對一些不穩定且難以製備的陰離子分子進行紅外吸收光譜的測量。這些陰離子或具有超價性或是自由基的特性，都是屬於不符合八隅體規則的特例，需要以特別的鍵結模型來解釋。首次能夠在實驗上取得這些陰離子的光譜特徵將有助於理論化學家發展出新的模型來深入瞭解這些離子的化學鍵結。

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揭開大氣活潑分子克里奇中間體的神秘面紗

臭氧化反應為形成大氣有機氣溶膠前驅物的重要反應之一。德國科學家Rudolf Criegee在20世紀中期，對該反應的反應機制所提出的假設中認為，此反應過程中會形成一具有高度活性的反應中間體，俗稱克里奇中間體（Criegee intermediate）。從此許多科學家便想要證明它的存在以及它對大氣化學中所扮演的角色。雖然理論計算與間接觀測數據皆支持它的存在，但是卻一直沒有人能直接偵測到它。一直到幾年前，經由歐美日台科學家的接力合作，我們才真正能在實驗室直接偵測到克里奇中間體，並能從事相關的光譜與動力學研究。這些研究成果將幫助科學家們逐漸解開大氣化學中懸而未解的謎題，此篇短文首先簡介克里奇中間體的來龍去脈，然後接下來著重在介紹台灣的科學家們，如何在這個議題上有突破性且重要的貢獻。

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離軸積分腔輸出光譜法的演進

離軸積分腔輸出光譜法（off-axis integrated cavity output spectroscopy, OA-ICOS）是一個極為靈敏的吸收光譜技術。此方法主要的特點在於其具有很長的光吸收路徑，常常可達數公里之長。而且由於離軸的光學設計使其無須用到複雜的穩頻系統，來鎖定雷射頻率（laser frequency）和腔體的縱向模（longitudinal mode）。因此當使用高解析度雷射當作光源時，其實驗架設亦相對容易，不易受到環境震動的影響，故離軸積分腔輸出光譜法十分適合用作野外大氣汙染物的量測工作。

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新世代傅立葉轉換光譜儀－雙光梳光譜技術

雙梳光譜儀是一種結合多外差干涉探測與傅立葉轉換光譜技術之新世代光譜技術。藉由雙梳光譜技術可以實現快速廣波域光譜擷取並可同時達到高光譜解析度。本文將簡介雙光梳之原理與近期之發展與應用。

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基質輔助雷射脫附游離法之研究與展望

基質輔助雷射脫附游離法（matrix-assisted laser desorption/ionization, MALDI）透過小分子做為基質吸收脈衝雷射光能量，使得分析物脫附並游離成氣態離子，通常結合質譜儀進行樣品分析。儘管MALDI具有軟性游離的特性，但對於鍵結較弱易碎裂的分析物仍無法透過MALDI觀察分子完整的樣貌。因此改良MALDI的游離技術使過程更加溫和成為應用上重要的課題。本文將概述幾個重要的MALDI游離模型，並以其為背景介紹近年來MALDI軟游離技術的發展與應用。

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真空紫外光氣膠光電子能譜於氣膠及生醫科學之應用

光電子能譜是探測物質電子能級結構強而有力的工具。本文介紹最近開發的真空紫外光氣膠光電子能譜以及其於氣膠科學及生醫科學之應用。本文簡要敘述了此技術的實驗裝置並以三個實例呈現如何利用此技術探究胺基酸、胜肽以及苯酚類水溶液氣膠在不同酸鹼環境下的電子能級結構演變。從半胱胺酸氣膠的研究中，我們發現在不同的質子化及去質子程度下，半胱胺酸各軌域的游離能會受到其週邊化學環境的影響發生位移。當其硫醇基發生去質子化時，可能由不同的分子軌域發生游離。此一工作為親核性提供了微觀機制。從穀胱甘肽水溶液氣膠的研究中，我們藉由量測並比較穀胱甘肽與其組成之胺基酸之光電子能譜，找出胜肽的電子能級結構如何受到其組成胺基酸的影響，並揭開穀胱甘肽之所以能夠成為生物體內最強抗氧化劑的分子機理。最後，我們透過量測苯酚類水溶液氣膠之光電子能譜探討含有機溶質的氣膠之水合結構以及影響到苯酚氣膠游離能乃至後續形成次級有機氣膠的重要因子。此新穎之氣膠探測技術將可望幫助吾人對氣膠有更基礎深入且全面的認識，並藉此解決目前氣膠在環境科學、大氣科學及生醫材料科學等相關領域的重大議題。