2009 年 8 月出版
科儀新知 第 171 期
單分子檢測專題
紀念范文祥教授 [ 下載 PDF ]
徐瑞鴻, 張煥正
螢光奈米鑽石之單分子研究 [ 下載 PDF ]
許遠揚, 張宜仁, 張煥正
螢光奈米鑽石在生物醫學方面有很大的應用潛力，因為它的生物相容性高、沒有毒性，又沒有光致漂白效應。螢光奈米鑽石的螢光來自於內含的「氮－空缺」缺陷，被黃綠光激發後所產生。此缺陷的主要吸收波長為 560 nm，在 700 nm 左右處放出遠紅色的螢光，很適合生物顯影之用。在本文中筆者將介紹如何以單分子技術來研究螢光奈米鑽石，並討論其未來的應用與發展。
非遷徙式單分子螢光共振能量轉移在分子生物學上的應用 [ 下載 PDF ]
章為皓
近年來單分子螢光造影和分析已經躍升為解決生物系統中的動態與非均質性的利器。其中的非遷徙式單分子螢光能共振光譜造影方法，藉著把核酸固定在玻片上，大大簡化對於蛋白質與核酸的作用的造影與分析，使得像是蛋白質的構型變化或在核酸上的遷移都可被即時觀察到。我們在此介紹單分子螢光能共振的原理簡單的全反射式螢光顯微鏡的架設，和其成功地應用於解決核醣核酸聚合酶上核醣核酸通道的案例。
單分子光譜量測技術於共軛高分子光物理機制之探討 [ 下載 PDF ]
楊禮綾, 陳信良, 袁勁揚, 林宗欣, 黃一芳, 梁君致, 白小明
單分子量測技術近年來受到廣泛的重視與應用，尤其在生物分子與螢光分子的研究上。范文祥博士致力於共軛高分子發光機制的研究，其主要結合單分子探測與光譜學。本文主要介紹范老師在此一領域的重要貢獻，以及共焦顯微術操作上的基本概念。
單一粒子追蹤系統在單分子分析上的應用 [ 下載 PDF ]
張宜仁, 邱祈翰, 黃煜彥, 周家復
相較於傳統的群體分子量測，單分子檢測技術提供觀察分子間互動現象的機會，同時也可以從中獲得更多統計上的訊息。單一粒子追蹤技術正是單分子檢測技術中最強力的量測方式之一。本文介紹一個即時的單一粒子追蹤系統，其藉由分析微粒子的白光影像，而達到自動回授追蹤的能力。此一系統的軸向解析度小於 50 nm (受限於目前硬體規格)，系統反應頻率為 50 Hz。藉由 DNA 拉扯的實驗，也證實結合磁鑷夾與單一粒子追蹤技術，可以在單分子的觀測中提供足夠的解析與應用。
單分子拴球實驗在生醫研究的應用 [ 下載 PDF ]
陳晏誠, 范秀芳, 李弘文
單分子拴球實驗為一簡單量測蛋白質與 DNA 作用情形的單分子技術。利用高解析的光學顯微技術，我們得以準確地觀測接連在 DNA 及玻片表面的乳膠小球之布朗運動情形，並藉由其布朗運動的大小直接對應到在生化反應中 DNA 長度的變化，因此單分子拴球實驗已被廣泛地應用於研究單一蛋白質與單一 DNA 分子作用之反應機制。我們更利用在乳膠小球上施加一微小伸展力來抑制其布朗運動大小，並藉此改良出施力式拴球實驗。此施力設計不僅改善實驗之解析度，擴展可應用之 DNA 長度範圍，並得到一理論可預測之 DNA 長度與布朗運動的線性關係。此施力式拴球實驗已被用來研究 RecBCD 解螺旋酶與 DNA 分子作用情形，發現此解螺旋酶分子沿 DNA 移動時，藉由辨識 DNA 特殊序列來調控其性質，並表現出移動速率由快轉慢之改變。
奈米金屬結構的表面電漿子在螢光分子與奈米粒子之檢測應用 [ 下載 PDF ]
張偉國, 曾繁根, 魏培坤
奈米金屬結構產生的局域表面電漿共振，可以達成高敏感度的生物檢測，在生醫光電領域有很高的應用潛能。本文介紹利用銀奈米結構所產生的局域增益光場應用於螢光分子之檢測，不同幾何結構所造成的螢光增益效應不同，我們發現奈米圓柱在相同的條件下，對螢光亮度提升有最佳效果。另外，使用銀奈米孔洞所產生之局域表面電漿場，可以捕捉液體內隨機分布之奈米金顆粒，進一步配合理論模擬，驗證奈米顆粒進入奈米孔洞時產生之暗場光學變化。
單一分子的無秩序光物理及光化學變化之觀測 [ 下載 PDF ]
徐瑞鴻
無秩序反應過程通常不易觀測，特別當事件機率偏低時，經常會被掩蔽而無法察覺。藉著同時紀錄單一分子產生螢光光子的螢光偏振狀態及螢光生命期等訊息，觀察染料分子 DiI 的無秩序可逆反應過程，包括光誘發構型轉化及環境影響三重態停留時期。當偶發事件不易控制時，單分子螢光計數可有助於瞭解這些無秩序反應。
軟性基材阻氣性鍍膜製程與透過率量測技術 [ 下載 PDF ]
武東星, 賴誠忠, 劉嘉翔, 張家豪, 陳采寧
我們利用電漿輔助化學氣相沉積法在聚碳酸酯塑膠基材上沉積之薄膜阻氣層：氮化矽 (50 nm)／氧化矽 (50nm)，經使用 MOCON 儀器得知量測之阻氣膜可將水氣透過率降至 0.01 g/m2/day 以下，氧氣透過率降至約 0.1 g/m2/day。為了進一步降低水、氧氣透過率，在此我們加入聚－對二甲苯有機層作為平坦化與缺陷錯開層，藉由鈣測試法得知，在 25 °C、相對溼度 40% 時，雙層之聚－對二甲苯／氮化矽薄膜在塑膠基材上的水氣透過率可降至約 2 × 10−4 g/m2/day。在最佳的條件下，重複堆疊 4 對之聚－對二甲苯／氮化矽多層鍍膜，經鈣測試法計算後，可將水氣透過率降至 7.41 × 10−6 g/m2/day。
使用於有機發光元件之微透鏡增光膜 [ 下載 PDF ]
陳冠宇, 林晃巖, 李君浩, 魏茂國
使用表面微結構的方式來增加有機發光顯示器的光萃取效率 (或簡稱為出光效率)，是為人所熟知常應用的技巧。然而將表面微結構應用在顯示器上，雖然具有效率提升之優點，卻會因為微結構造成雜散光的增加，進而使影像品質變差。本研究的主要目標即是利用微結構的設計方法，以解決增加出光效率與維持影像品質的兩難困境。
多層薄膜氧化鋅焦電感測器之特性分析 [ 下載 PDF ]
蕭俊卿, 胡毓忠, 張瑞慶, 趙振綱
氧化鋅焦電薄膜感測器利用焦電效應，將溫度變化轉為焦電訊號。氧化鋅焦電薄膜感測器之訊號響應為感測器優劣之重要指標，影響訊號響應主要因素為焦電薄膜品質及感測器結構設計。利用薄膜機械性質檢測、雙階段濺鍍技術、多層薄膜應力分析及感測器結構設計，優化氧化鋅焦電感測器之整體性能。
廣泛應用型半導體致冷控制系統 [ 下載 PDF ]
陳建宏, 廖泰杉, 翁茂樵, 陳志文
國家實驗研究院儀器科技研究中心 (以下簡稱儀科中心) 開發一套半導體致冷系統，其特點為低成本及易整合於量測儀器上。半導體致冷系統包括熱電阻式溫度量測、脈衝寬度調變式電流控制與溫度資訊顯示。溫度量測解析度可達 0.1 °C，電流控制輸出最高可達 2 A，並設計具有自動溫度回饋調整電流機制。本文詳細介紹相關電路設計與量測情形，以提供國內相關領域之應用。
