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利用Acinetobacter calcoaceticus RAG-1生產生物乳化素及其乳化性質

生物乳化素是由蛋白質或和多醣組成能穩定油/水乳化物，能應用在污染防治、生物復育、農業、清潔劑和化妝品工業。 利用不動桿菌屬醋酸鈣種(Acinetobacter calcoaceticus RAG-1)以酒精為碳源批式發酵生產生物乳化素，培養液離心去除菌體後以膜過濾系統濃縮接著以冰酒精沉澱多糖、然後透析和烘乾，3升發酵槽以攪拌轉速160rpm、16g/l乙醇、12.1g/l磷酸鹽等條件培養35小時，可得胞外多糖47%、乳化素1.1g/l，乳化素隨菌體生長逐漸分泌到發酵液中，並在進入穩定期時大量釋放出。 以滾動的方式乳化礦物油，改變乳化素濃度、礦物油量、pH值等條件測量乳化油滴粒徑、界達電位(zeta potential)、及濁度的變化，超過臨界微胞濃度時濁度會明顯的上升，乳化油滴粒徑分佈約500nm、800nm、1.1μm，當pH為2.25時微胞變小至30nm左右且有效油滴直徑和MSD粒徑分佈相近，因為多糖的pKa =3.05，在pH3~3.5間乳化素會沉澱無法乳化，pH9.6乳化濁度較低且不穩定，可能是因糖類水解的原因，在pH8.5時乳化素愈多MSD和有效油滴粒徑皆有增大的趨勢。界達電位在pH4以下愈酸電位會逐漸降低，pH7以上電位相近約在-35~ -43mv。

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利用蝕刻廢液製備鹼式氯化銅之研究

在印刷電路板工業中，蝕刻液是屬於高用量及高污染性質的液體，本研究使用化學沈降法由酸性氯化銅蝕刻廢液中製備鹼式氯化銅[CuCl2.3Cu(OH)2]。鹼式氯化銅有許多應用，最重要的是被廣泛的配製成可濕性粉末，做為農業的殺菌劑。並可從蝕刻液回收有用的資源，以達到廢棄物資源化再利用之永續經營。 本研究是依據印刷電路板廠所產生之酸性氯化銅蝕刻廢液，依其性質，配置模擬含銅離子(Cu2+)與自由酸(HCl)之蝕刻廢液。在固定反應溫度、反應時間及攪拌速率之情況下，在酸性蝕刻液中加入5 N NaOH水溶液，沉澱產生，再以70 ℃∼80 ℃之熱水洗滌以除去雜質。由實驗結果顯示，並經由DLS、XRD、TGA、AA等儀器分析後，發現鹼式氯化銅在pH 4.5到pH 8.5之間形成，其分子架構為CuCl2.3Cu(OH)2；接著改變酸性蝕刻液的配置比例，實驗結果發現當酸性蝕刻液的比例CuCl2.2H2O：HCl之莫耳數比為3：1時，且pH值控制在pH6.5時，為最佳操作條件，形成的鹼式氯化銅綠色結晶粉末粒徑極小，懸浮粒徑可達28.45nm，其Cu2+含量大於58%。

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利用微波法製備奈米氧化銅之研究

近年來，奈米氧化過渡金屬的奈米氧化物在半導體材料方面開始有了廣泛的應用，像是磁性儲存材料、太陽能的轉換、觸媒等等。而其中奈米氧化銅因為擁有較高臨界溫度的特性而開始受到矚目，CuO不僅擁有較窄的價帶；也時常被應用在光電導及光熱材料上。微波是屬於電磁波的一種，它包含了電場和磁場二部分，可用來加熱金屬、液體、或是固體，而最近幾年才開始廣泛應用於奈米粒子的製備。 本研究使用微波加熱法製備奈米氧化銅。在不同濃度的NaOH中加入適量濃度的CuAc2或是CuCl2之後，再加入少量的PEG 20000使得產物顆粒不會發生團聚的現象，最後再放入微波加熱系統中加熱反應，生成氧化銅。 實驗中，我們控制不同的反應物濃度、不同的分散劑添加量、不同的加熱時間及加熱功率來生成奈米氧化銅，完成後使用DLS粒徑分析測量產物顆粒大小，並根據實驗結果推測生成奈米氧化銅之最佳條件。實驗後發現，在NaOH及CuAc2濃度分別為0.4M、0.3M與NaOH及CuCl2濃度分別為0.5M、0.1M；PEG分散劑添加量為0.1g；微波加熱時間及加熱功率各為10小時及100瓦特時，會產生最小平均粒徑，大約為190nm。最後再使用SEM及XRD觀察表面及成分。

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以二（2-乙基己基）磷酸含浸樹脂自水溶液中吸附錳離子之動力學研究

本文主要是以含浸二（2－乙基己基）磷酸D2EHPA之 Amberlite XAD-4 ，自硝酸錳水溶液中吸附錳離子之動力學研究。 以丁氧基乙醇(Ethylene glycol monobutyl ether ,EGMBE)為修飾劑，二氯甲烷為稀釋劑，二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)為萃取劑製備成的含浸樹脂(Extractant- impregnated resin ,EIR)，探討在不同的操作條件下，如改變金屬離子初濃度、不同EIR的使用量及改變溫度，與硝酸錳水溶液萃取平衡後，其金屬離子之吸附情形，並尋求相符的吸附模式。 在此實驗中使用大孔性樹脂Amberlite XAD-4爲載體，將尚未含浸修飾劑及萃取劑的空白樹脂在不同濃度（0.001M~0.02M）的硝酸錳水溶液中進行吸附測試，觀察發現，空白之Amberlite XAD-4對上述各種不同濃度的硝酸錳水溶液，並無明顯吸附錳離子的情形。由此空白實驗可證實樹脂本身僅為支撐體並不參與反應。 最後由實驗結果得知，水溶液中錳離子的含量隨著萃取劑D2EHPA含量的增加而遞增，亦隨著溶液的pH值的增加而遞增，但隨著金屬離子之初濃度增加而減少。 並由結果顯示樹脂萃取錳離子的吸附模式可用Freundlich吸附等溫線來描述之。

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利用乳化液膜系統萃取鋅(II)離子並合成硫化鋅微粒之研究

乳化液膜系統是一種具有分離、濃縮及固化等特性之特殊分離系統，在重金屬離子萃取回收技術上，具有相當價值性。但乳化液膜會因本身的膨潤現象產生破裂，降低了液膜穩定性及萃取效率。 本論文在探討如何增加乳化液膜的萃取效率，並應用乳化液膜合成硫化鋅奈米粒子。萃取實驗部分，主要改變界面活性劑種類與用量、載劑用量、油相用量與外相溶液pH值濃度等不同操作條件，探討乳化液膜萃取效率，並找出最佳操作條件組合。使用的界面活性劑為Span系列(山梨醣醇酯)的油溶性界面活性劑中的Span20、Span80，以酸性萃取劑二(2-乙基己基)磷酸(D2EHPA)為載劑，煤油為油相溶劑，氯化鋅為外相溶液。實驗結果顯示，在相同條件下，界面活性劑Span20比Span80萃取效率好，用量控制在2 wt%時最理想。在內相有機溶液中隨著載劑D2EHPA含量增加萃取量明顯增大，並亦隨外相水溶液鋅離子濃度及pH值增加鋅離子萃取量增加。 在應用乳化液膜系統合成硫化鋅實驗部分，主要探討用不同的合成法及乳液組成所合成的硫化鋅微粒的影響。利用XRD，TEM結構分析，UV/VIS，PL光學分析，動態光散射儀，分析其微粒。

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摩擦過程引發生物潤滑液變化對軟骨及人工關節材料摩擦性質之影響

生物潤滑液在人體關節中扮演一個重要的角色，使人體關節結構與生物潤滑液的機制中，擁有較小摩擦力的特性。臨床上部份人工膝關節置換手術包含人工關節及正常關節軟骨兩個部份，但是在術後一段時間正常關節軟骨部份容易產生關節炎，因此我們想要探討生物潤滑液在人工關節摩擦過程中是否產生變化，進而影響正常關節軟骨的摩擦性質引發關節炎。 在過去的研究中，總是針對關節軟骨的機械性質來探討關節運動時的摩擦性質，或是關節軟骨的內部結構對摩擦性質造成的影響，對於潤滑液的影響，探討的是關於施加的荷重、時間長短、運動次數等方向來進行研究，較少著重於生物潤滑液在摩擦過程中產生變化對摩擦性質造成的影響，因此我們針對這個觀點來進行研究。 本實驗室自行架設奈米/微米材料表面萬能測試儀與磨耗測試機來進行摩擦測試實驗，觀察生物潤滑液如胎牛血清、白蛋白及玻尿酸、生理緩衝液在摩擦過程中產生的變化是否影響摩擦性質，藉此探討生物潤滑液的摩擦機制。實驗中利用磨耗測試機來製備潤滑液，使用新鮮的潤滑液及經過磨耗過程的潤滑液在兩個表面（ex：UHMWPE、金屬、關節軟骨等）之間充當潤滑液來量測摩擦性質，並觀察其變化，發現摩擦後白蛋白二級結構有明顯的變化，而摩擦力實驗結果顯示，不論是胎牛血清、白蛋白或是玻尿酸，摩擦後的潤滑液比新鮮的潤滑液摩擦係數來得大。

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應用實驗設計法尋找接觸孔蝕刻之製程條件最佳化

在積體電路製程中，常常需要在晶圓上做出細微尺寸的圖案，而在這些圖案的形成方式，乃是使用蝕刻技術，將微影技術所產生的光阻圖案，忠實無誤的轉移到光阻底下的材質上；所謂的蝕刻技術，包含了所有將材質整面均勻移除，或是有圖案的選擇性部分去除之技術。而電漿蝕刻製程目前廣泛運用於半導體元件製作上，而電漿蝕刻製程中，有許多重要指標可決定機台之特性，如蝕刻率、均勻性、選擇性…等等。 在線寬越縮越小的情況下，操作範圍（Process window） 也就更顯得重要，但因機台參數之設定通常是由技術轉移或是製程工程師之經驗而獲得，有時候並非於最佳條件下操作，故尋找製程條件最佳化也相形重要。 接觸孔蝕刻主要為蝕刻金屬層間之介電質層，以連接兩層之金屬。而蝕刻輪廓（Etch Profile）為此製程之重要特徵之一，它會影響接下來的沉積製程，一般是用掃描式電子顯微鏡來檢視蝕刻輪廓。 本實驗選擇四個主要的機台操作參數，利用實驗計畫法作為本實驗之實驗方法；並討論在不同機台操作參數下所造成之影響，進而求得最佳化之製程條件。

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利用穩定自由基聚合法製備功能性粒子

本研究利用活性自由基法合成聚4-氯甲基苯乙烯(polychloromethylstyrene, PCMS)與其團連共聚物，並利用三級胺類及尼可丁醇醯胺的改質技術，合成出具氧化還原結構的雙性聚合物，並分析其特性。首先，利用自由基起始劑((benzoyl peroxide,BPO)、穩定自由基(2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy, TEMPO)及4-氯甲基苯乙烯單體(CMS)反應合成聚4-氯甲基苯乙烯(PCMS)，再加入苯乙烯單體(St)合成具有(PCMS-b-PS)，進一步分別利用nicotinamide進行改質，使其形成核部份(core)為疏水性鏈段，殼部份(shell)為親水性的微粒結構。並利用GPC、NMR、EA、SEM、UV、TEM、位相差顯微鏡及動態雷射光散射儀(DLS)等，來探討在不同氧化還原劑、濃度對於雙性團連共聚物形態之影響。 結果顯示，PCMS及PCMS-b-PS團連共聚物的分子量分佈皆能控制在約1.5以下，而改質過後之redox微粒結構的粒徑皆會隨著氧化還原劑、濃度的影響。發現在不同濃度改質下，所形成之微粒粒徑有明顯的變化。此外，在加入還原劑後，可發現到粒子有明顯的沉澱；且更進一步使用吸收光譜儀觀察變化，可發覺到粒子穿透度的變化有逐漸變小的趨勢，說明了加入還原劑後，粒子聚集變大導致穿透度變小，再加入氧化劑(H2O2)後，會發生逆反應導致穿透度的變化有逐漸變大的趨勢，可以證明合成之高分子粒子具有氧化還原特性。另ㄧ方面，利用nicotinamide改質PCMS-b-PS團連共聚物，從q-PCMS和q-PCMS-b-PS互相比較發現，由於q-PCMS-b-PS的改質率為48%較q-PCMS的改質率為69%還低，導致其顆粒聚集較快，穿透度更快變小，靈敏度較高。比較q-PCMS116-b-PS63和q-PCMS116-b-PS197發現，當PS疏水性鏈段較長，會導致添加還原劑後沉澱較為迅速，且發現須添加較多量的氧化劑才會發生逆反應。以三乙基胺改質PCMS-b-PS團連共聚物，從所測的TEM圖中可以看到會有雙層的形狀產生，因此可以推斷改質過後部分為親水段。以螢光劑改質PCMS，從PL測出的結果，其波長在503nm，可以知道改質後高分子發綠光。

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釕氧化物、鎳氧化物與 Nafion及多層奈米碳管複合薄膜修飾電極的電化學製備及其電催化性質之研究

本研究主要分為三部分來討論，第一部份利用利用玻璃碳電極(GCE) 在pH=2緩衝溶液中修飾氧化釕(RuOx)/Nafion (Nf) 薄膜，實驗中使用了循環伏安法(CV)、電化學石英晶體微天平(EQCM)、旋轉環碟電極法(RRDE) 及掃描式電子顯微鏡(SEM) 探討其電化學性質及特性。本研究主要是使用循環伏安法使氧化釕穩定沉積在Nafion修飾電極上，形成氧化釕/Nafion(Nf) 薄膜修飾電極，利用電化學石英晶體微天平(EQCM) 觀察其在電極上的成長情形，旋轉環碟電極法(RRDE) 則是用來研究其電催化反應，並用掃描式電子顯微鏡(SEM) 觀察氧化釕結合在Nafion聚合薄膜上的表面現象。在電催化反應，氧化釕/Nafion薄膜對多巴胺(DA) 與抗壞血酸(AA)有良好的電催化氧化活性，DA與AA的氧化波峰電位分別是609與316 mV，而在RuO/Nf修飾電極上可看出DA的催化作用大於AA及尿酸(UA)。在pH=2溶液中，陽極波峰電流會隨著DA的濃度上升而呈線性增加 (5.0×10−7 – 1.0×10−6 M 間)，相關係數為0.994而偵測極限為5.0×10−8 mol l−1。在電催化效果中，同時加入DA及AA會產生2個分開的陽極波峰，正負波峰間電位差約為290 mV。這可以用來說明DA的催化效果會大於AA及UA。此修飾電極也展現出良好的選擇性、穩定性及防污的特效。 第二部分的氧化釕-奈米碳管薄膜(MWCNTs-RuOx) 是一種新的傳導性複合薄膜，包含多層奈米碳管(MWCNT) 與釕氧化物(RuOx)，可藉由電位靜力學法製備在玻璃碳電極(GCE) 、黃金電極(Au) 、銦錫氧化物電極(ITO) 和網板碳電極(SPCE) 上。多層奈米碳管的存在增大了釕氧化物的表面覆蓋濃度(Γ)。此複合薄膜在pH=3水溶液下對生物化學化合物，如腎上腺素(EP) 、正腎上腺素(NEP) ，有高度的電催化氧化效應。我們使用循環伏安法和流動式注射分析法對在複合薄膜修飾電極上的神經傳導物質做電化學分析。經由多層奈米碳管修飾後的釕氧化物薄膜在靈敏度上高於其他常用的修飾電極。而且此複合薄膜在電化學石英晶體微天平的黃金電極上藉由多層奈米碳管展現出更多的釕氧化物沉積量。我們也使用了掃描式電子顯微鏡觀察複合薄膜沉積在透明的銦錫氧化物電導體的表面型態，可看出釕氧化物與奈米碳管明顯的結合。 第三部分的鎳氧化物-奈米碳管薄膜(MWCNTs-NiOx) 也是一種新的傳導性複合薄膜，包含多層奈米碳管(MWCNT) 與鎳氧化物(NiOx) ，可藉由電位靜力學法製備在玻璃碳電極(GCE) 、黃金電極(Au) 和銦錫氧化物電極(ITO) 上。多層奈米碳管的存在增大了鎳化物的表面覆蓋濃度(Γ)。此複合薄膜在pH13水溶液下對H2O, H2O2, N2H4, NH2OH, aspirin和succinic acid等，有高度的電催化氧化效應，我們使用循環伏安法對在複合薄膜修飾電極上的上述複合物做電化學分析。經由多層奈米碳管修飾後的鎳氧化物薄膜在靈敏度上高於其他常用的修飾電極。而且此複合薄膜在電化學石英晶體微天平的黃金電極上藉由多層奈米碳管展現出更多的鎳氧化物沉積量。我們也使用了掃描式電子顯微鏡觀察複合薄膜沉積在透明的銦錫氧化物電導體的表面型態，可看出鎳氧化物與奈米碳管明顯的結合。

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以X-ray繞射研究氮化鎵/氮化銦鎵晶體 異質結構及多重量子井結構應力變化

當所成長的兩種異質結構材料氮化鎵（GaN）/氮化銦鎵（InGaN）的晶格常數不匹配時，樣品會有應力的累積，隨著成長的厚度愈厚時，所累積的應力也就愈大，當樣品成長至超過某一個臨界厚度（critical thickness, tc）時，樣品無法再承受此應力作用時，則會以形變的方式來釋放應力。因此在成長各種不同的氮化鎵/氮化銦鎵異質材料結構時，可利用X-ray觀察其不同結構方式對應變之影響。氮化銦鎵成長氮化鎵薄膜承受雙軸的壓縮應力，晶格間的不匹配所產生的應力作用，使得在量子井中有壓電場（piezoelectric field）的產生。在成長氮化銦鎵薄膜的過程中，當銦含量愈高時所產生的壓電場也就愈大，對晶體結構的影響也就愈大。本論文中將特別就氮化銦鎵/氮化鎵多層量子井中，應力作用對晶體結構所造成的影響並以倒置空間X-ray繞射方式將其變化加以探討。