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電刺激對成長於碳纖維上之PC12細胞的影響

本研究目的在測試碳纖維在神經移植的領域中是否具有發展性，實驗以PC12細胞作為模型，比較其在組織培養皿和碳纖維上之生長及分化情形，結果顯示，雖然碳纖維不具細胞毒性，PC12細胞也能順利貼附並成長於其表面，但碳纖維本身不具促進PC12細胞生長及分化的效果。 利用碳纖維導電性良好的特性，本研究設計一組通電裝置，對培養於碳纖維上之PC12細胞通以電刺激，探討透過碳纖維給予細胞電刺激所造成之影響。結果顯示，通以電壓為200 mV以上的電刺激會傷害細胞，電壓為100 mV的電刺激對細胞生存率不造成影響，但會使細胞神經突起沿著纖維方向生長。 對培養於碳纖維上，且以NGF誘導分化之PC12細胞通以不同時數的電刺激，結果發現電刺激無法促進神經突起的形成，但在神經突起的長度上，無電刺激組別的神經突起長度約為56 ± 4.8 μm，通連續24小時電刺激的組別，其神經突起的長度約為108 ± 6.8 μm，約為1.92倍，通連續48小時電刺激的組別，其神經突起的長度約為132 ± 5.1 μm，大約為2.35倍，此結果顯示電刺激的總時數越長，神經突起的長度則越長，證實在NGF的作用下，通電刺激對神經突起成長具有加成的效果。

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電子傳輸材料對有機發光二極體之影響探討

有機發光二極體(Organic Light Emitting Diodes, OLEDs)，在顯示技術已發展具一定規模，而照明技術仍有發展之潛力，特色為具有輕、薄、省電、操作電壓低等。在OLED元件有機層中，電子傳輸層是除了發光層外，最耗能的階層，其選用材料的性質亦會影響元件壽命，因此找尋與使用適當的電子傳輸層材料，為OLED元件如何達到節能及長壽命之關鍵。本研究以電子傳輸材料如何影響元件表現的角度，選用三種特性不同的電子傳輸材料，3,7-Di(1-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-2-yl)-5,5-spirofluorenyl-5H-dibenzo[a,d]cyclohe-ptene (BIMS) 1,3-bis[3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl]benzene(BmPyPb)以及9,10-bis(3-(pyridine-3-yl)phenyl)anthracene (DPyPA)，在乾式製程元件中，比較其效率與壽命之不同。以綠光元件為例，發光層使用共主體結構，在亮度1,000 cd/m2下，能量效率依序為27.7、31.7、20.4 lm/W，而使用DPyPA的元件操作電壓相較其他兩者為低；壽命部分，換算成起始亮度為1,000 cd/m2下，使用BIMS的元件有1,188小時，為三者中最高。另外，在橘紅光元件中，發光層亦使用共主體結構，使用DPyPA的元件操作電壓仍為最低，而從綠光客體換到橘紅光客體，三重態能階差距的改變也讓BIMS與DPyPA在100 cd/m2下的效率差距減小。

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銀銅基材對鑽石/銀銅-鈦複合材料熱性質之影響

本實驗以銀與銅作為基材，添加微量鈦來改善鑽石與金屬基材的界面潤濕性和接合性，並以水平爐管進行無壓真空液相燒結製備鑽石銀銅基複合材料。實驗中探討不同銀銅比率的基材成分、鑽石粒徑大小、燒結溫度、鈦添加量對複材熱性質的影響，所得複材的熱傳導係數最高可達940 W/m·K，為銀的熱傳導係數兩倍以上；複材的熱膨脹係數可落在與基板或半導體元件匹配的範圍內。藉由SEM與TEM分析，觀察到鑽石與基材之間界面反應生成的碳化鈦層厚度會隨著燒結溫度與基材成分銅含量的增加而增加，在適當的界面反應程度能使複材有高熱傳導係數，且最高能達到理論值的97%，顯示此時複材有良好的界面狀態。 燒結過程中未施加任何壓力，不需加壓設備，亦沒有模具耗損問題，本實驗基材成分40 at% Cu即能有與成本較高的鑽石銀基複材相當之熱傳導係數。因此製程簡單、成本較低，具有競爭力，故此鈦添加鑽石銀銅基複材在電子構裝散熱材的應用上極具發展潛力。

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溶液製程與激態-基態複合物之有機發光元件研究

因申請專利緣故，資料延後公開

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銅錫錳氧化物之製作及於太陽能應用

本研究利用電子槍蒸鍍製程，並配合後退火與氧化程序，成長 Cu-Sn-Mn-O多元氧化物薄膜，並以此應用於光電化學電池與降解有機物之領域。 本研究選用CuO、SnO2、MnO2等地球含量豐富的氧化物，透過不同成份比例之調配，由UV-Vis之量測結果，得到在光波長為400 nm至 700 nm之吸收係數高於104 cm-1的薄膜，接著進行PL、CL、UPS分析，得知薄膜能隙約在2.3 eV，而價帶、導帶之能階位置約在6.7 eV及4.4 eV。本研究透過霍爾效應量測，得知經後退火與氧化程序之薄膜的載子濃度，可被降低到1019 至1021cm-3。透過GIXRD之晶體結構分析得知，此多元氧化物薄膜屬於混和物，存在CuO、Cu2O、SnO2、MnO、Mn3O4等晶相，並以SEM觀察得知薄膜表面形貌粗糙。 本研究將靶材成份為CuO : SnO2 : MnO2 = 3 : 1 : 3，經電子束蒸鍍並以後退火與氧化程序優化過之薄膜，並經製程條件最佳化後，進行LSV (Linear sweep voltammetry)、J-t圖(光電流-時間曲線)之特性測量後，得知薄膜在可見光照射下可得0.042 mA/cm2電流密度，而在太陽光照射下，可提供近0.1 mA/cm2電流密度，但會產生衰減現象；此外，在紫外光區的降解RhB (Rhodamine B) 有機物之速率常數為1.72 x 10-3 min-1，可見光區的降解RhB有機物之速率常數為6.9 x 10-4 min-1，而可見光區的降解MO (Methyl orange) 有機物之速率常數為2.3 x 10-3 min-1；由結果可知，Cu-Sn-Mn-O薄膜在以太陽光分解水方面之應用具有潛力。

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鯊魚牙齒之多尺度結構觀察與機械性質研究

斑馬鯊是一種食殼性的底棲鯊魚，以具有堅硬外殼的水中生物為食，例如軟體動物與甲殼動物。此外，斑馬鯊也會吃其他硬骨魚的肉。在食用這兩種不同的獵物時，斑馬鯊魚的牙齒會經由一種特定的機制，重新調整牙齒的角度用於穿刺肉類或用於磨碎貝殼。 為了瞭解這種具有高磨耗性牙齒的食殼性動物，此研究針對斑馬鯊牙齒做化學成分分析，微結構觀察與機械性質的量測。該結果也與尖吻鯖鯊牙齒做比較，該牙齒細長如針，通常用於穿刺獵物。在比較當中，我們可以從中了解不同形貌與功能的牙齒的異同。 結果顯示，此兩種鯊魚牙齒皆由相似的化學成分所組成，並也因此具有相似的機械性質。而在類琺瑯質上，其機械強度皆與海底動物的外殼差異不大。在缺少機械強度的優勢下，斑馬鯊藉由調整牙齒的角度及齒列分布來減低食用貝類所造成的磨損。這兩種鯊魚不同之處在於類琺瑯質束的方向排列，而造成排列不同的原因與捕獵時牙齒內所受應力分佈有關，對於斑馬鯊而言，由於其獨特的獵食機制，其類琺瑯質束的方向排列同時具有用於穿刺與磨碎的特色。為了適應環境並生存，鯊魚牙齒演化出獨特結構與優化之性能。

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甲殼類外殼之仿生啟發:以濺鍍與脈衝雷射蒸鍍複合系統合成氧化鋯與氧化鈦/聚亞醯胺多層鍍膜之研究

甲殼類的外骨骼是由天然的幾丁質及蛋白質複合材料所構成，藉由機械性質的梯度變化來提供其優越的強度以及破裂韌性。其主要的韌性強化機制為裂縫在堅硬外表皮與強韌內表皮之間的介面偏折，使得裂縫不易直接擴散進整個外骨骼中。此外，內表皮擁有旋轉的夾板結構(Bouligand structure)以形成週期性的彈性模數變化來阻擋裂縫前進並進一步強化其破裂韌性。有鑑於此，本研究利用射頻磁控濺鍍以及雷射蒸鍍沉積複合系統來鍍製陶瓷及高分子多層仿生薄膜。為了模仿甲殼類外骨骼中的上表皮與下表皮的性質，利用氧化鋯堅硬外層以及週期性堆疊氧化鈦與聚醯亞胺強韌內層來製備高韌性複合薄膜。其中，氧化鈦與聚醯亞胺多層膜的厚度比例固定在10比1 (100 nm:10 nm)，並藉由改變氧化鋯的厚度，從100 nm到500 nm來探討彈性模數梯度變化對薄膜機械性質的影響。量測方面，奈米壓痕儀被使用來量測多層膜的機械性質。而仿生薄膜的破裂韌性量測則是由壓痕法來製造裂縫並藉由能量計算來得到薄膜破裂韌性。研究結果顯示，特定厚度比例的氧化鋯外層可以有效地提升薄膜破裂韌性，其韌性強化機制以及仿生設計會在此研究中分析討論。

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機械壓印對奈米共軛高分子薄膜光電性質之影響: MEH-PPV和P3HT

本研究實驗利用微米（5 um）及次微米（0.5 um）圖形尺寸的模具對共軛高分子MEH-PPV及P3HT進行壓印，使模具上之圖形複印於共軛高分子膜面上。研究分為幾個方向，首先觀察分析壓印後高分子膜的形變情形，之後分別探討共軛高分子受到不同模具尺寸及模具形狀壓印後的形變、共軛高分子的濃度效應、原始薄膜厚度、壓印時的溫度、基材效應及壓印時間與壓印應力大小對共軛高分子光致發光(PL)的影響，最後再利用共軛高分子壓印之後應力釋放及共軛高分子結晶性來解釋壓印的結果。

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Fabrication Study of Highly-Efficient Deep-Blue Organic Light Emitting Diodes

Deep blue emission is crucial for achieving high-quality displays and lightings, while high-efficiency is required to enable the corresponding products energy-saving. Wet- and dry-process feasible efficient deep-blue emitter is highly desired to realize, respectively, low cost roll-to-roll fabrication of large area and high performance devices with precise deposition of organic layers. In this study, we demonstrate high efficiency ultra-deep blue and deep-blue organic light-emitting diodes (OLEDs) using cyanofluorene acetylene conjugate based emitters. Their results and discussion will be shown in two parts. In the first part, we present high-efficiency and ultra-deep blue OLEDs using a cyanofluorene-acetylene conjugate based emitter, 7,7' ((9,9-dibutyl- 9H-fluorene-2,7-diyl)bis(ethyne-2,1-diyl))bis(9,9-dipropyl-9H-fluorene-2 carbo-nitrile) (C3FLA-2). By spin coating, the C3FLA-2 shows maximum external quantum efficiency (EQE) of 6.1%, and at 100 cd m-2 for example, its color coordinates are (0.156, 0.055) with an EQE of 5.8%, the highest among all reported wet-processed deep-blue devices of fluorescent, phosphorescent, and thermally activated delayed fluorescent types. By vapor deposition, the device shows maximum EQE of 8.0%, and at 100 cd m-2 color coordinates of (0.156, 0.048) with EQE of 6.5%, the highest among all the dry-processed counterparts. The record high efficiency may be attributed to the emitter having high quantum yield of 86%, low doping concentration preventing concentration quenching, and a suitable host facilitating an effective host-to-guest energy transfer. In the second part, we also demonstrate a high efficiency deep-blue OLED using wet-process feasible donor-acceptor-type cyanofluorene acetylene conjugate based emitter, 7-(2-(9,9-dipropyl-9H-fluoren-2-yl)ethynyl)-9,9-dipropyl -9H-fluorene-2-carbonitrile (CFLA-DPA). In the doped solution-processed OLED device with 4,4’-bis(9H-carbazol-9-yl)biphenyl (CBP) host, the CFLA-DPA shows a maximum efficacy of 5.6 lm W-1, a maximum current efficiency of 5.4 cd A-1, a maximum EQE of 4.4%, and a peak luminance of 4150 cd m-2 with color coordinates of (0.15, 0.11). The resultant power efficiency is highest among all formerly reported solution-processed deep-blue OLED devices. The high efficacy may be attributed to the emitter having bipolar characteristic which may help to transport the injected carriers and a suitable host facilitating an effective host-to-guest energy transfer.

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藉由幾丁聚醣還原奈米銀做為生物感測器

本研究利用高生物相容性 (biocompatibility) 之幾丁聚醣 (chitosan) 還原具有表面電漿共振效應 (surface plasmon resonance effect) 的奈米銀做為肉眼辨識的生物感測器。且在此研究中利用不同濃度的人類血清白蛋白 (human serum albumin, HSA) 與chitosan進行接合來驗證此生物感測器檢測蛋白質的可行性，並使用穿透式電子顯微鏡 (transmission electron microscopy, TEM) 與紫外/可見光吸收光譜儀 (UV-Vis) 來探討其檢測機制。此外，本實驗亦將UV-Vis之光吸收圖譜轉化為色座標 (chromatic diagram) 來定量HSA的濃度。 本研究中首先探討chitosan還原奈米銀的反應機制，接著探討接合HSA之chitosan對還原奈米銀反應的影響。隨chitosan接合不同濃度的HSA，其所還原出奈米銀之粒徑分布及數量亦不相同，而造成奈米銀在顏色上會根據HSA的接合濃度而有明顯差異。且本研究也透過TEM和UV-Vis分析，進一步了解HSA影響chitosan還原奈米銀的機制。 本研究利用chitosan還原奈米銀的反應應用於比色法生物感測器 (colorimetric biosensor)。其機制為當HSA接合於chitosan上時會阻斷chitosan上能還原奈米銀的位置，且接合越多HSA，奈米銀就無法被還原。另外，亦可以透過改變chitosan濃度來調控HSA檢測區間。 本研究中，以HSA為待測物並利用chitsan接合HSA之後會生成不同顏色之奈米銀之特性，期望可以發展出肉眼辨識、方便使用、快速檢測且低成本讓每個人都能擁有之生物感測器，得以隨時了解自己身體的健康狀況。