第二章 實驗
2.5 修飾電極之電化學石英震盪天平分析
1. 首先將 Au-coated QCM 電極置於 0.5 M H2SO4中以定電壓(-0.6 及 1.8 V)電解 300 秒，重複數次，直到電極顯現出乾淨 Au 表面應有 的 CV 圖譜。
2. 將清洗乾淨之 QCM 電極置於含 6mL TB 溶液中，分別以氧化聚合 與偶氮化修飾於電極，TB 溶液濃度與配製法、電壓範圍、掃描速 率及掃描圈數詳見類核黃素氧化聚合修飾之圖說，並記錄電極頻率 變化。
3. 將所得的 QCM|TB 電極改置入 6 mL 去離子水中，再將電極電壓定 於 0 V，並 300 秒逐量添加蛋白質於溶液中，並記錄電極的頻率變 化值。
4. 相關參數設定
A. Model 283 加入 QCM 功能:
1. Set up/ Edit/ AUX: 選擇 YES。
2. Defaults/ Experiment/ Data factors/ AUX：輸入正確 data factor。
Data factor= Δf output range ( in QCA917 )/ 10。
1. 按 MEMU(切換頻率顯示螢幕至功能設定螢幕)。
2. 按 ← 或 → (移動至Δf output range 螢幕，以↑或↓選擇所需 的頻率下限)。
3. Δf 歸零: Δf standard frq.螢幕，自設頻率零點。
2.6 掃瞄式穿隧顯微鏡儀器操作步驟 A. STM 探針製備
鎢絲探針製備
1. 利用自製三叉夾與蝕刻筆固定鎢絲，調整鎢絲長度令其一 端可侵入 4 M KOH 中達 0.5 cm 深，並保持與液面垂直，
以做出較為對稱的針尖。
2. 將鎢絲與電源供應器正極連接，並以另一支鎢絲與電源供 應器負極連接，開啟電源，以直流電解分式進行下列氧化 還原反應:
陽極 : W(S) + 8OH-(aq) → WO4
2-(aq) + 4H20 + 6e 陰極 : 6H2O + 6e- → 3H2(g)+6OH-(aq)
總反應 : W(S) + 2OH-(aq) + 2H2O→ WO4
2-(aq) + 3H2(g)
做為 STM 用探針。
4. 以去離子與丙酮反覆清洗探針，以去除殘留的 KOH，以 氮氣吹乾備用。
鉑銥合金探針製備
1. 以鑷子緊夾鉑銥合金絲，再以斜口鉗以 10~15o 角迅速裁 剪之。
2. 於溶液中進行 ECSTM 影像分析時，探針須先絕緣，首先 以鑷子夾住探針，再以小刷將指甲油液滴施於針尖後端約 0.5 cm 處，順勢往外滑出，使指甲油包覆針尖，並注意毛 刷不可觸碰到探針，正反面各一次上述步驟即可，不可使 探針針尖被完全絕緣，乾燥後移入收納盒備用。
B. 儀器操作步驟
1. 儀器開機前，先將電位儀與儀器以排線串接，並且將機台 置於懸吊式避震系統上。
2. 依序打開機台與電腦，機台切換為 STM mode。
3. 開啟 Nanoscope R(III)程式，點選程式所示的”di”字樣，再 從跳出的對話框選擇 Quadrexed EC MultiMode，以進入主 要調控視窗。
膠導通，先用三用電表確認之。之後，再置入機台上。
5. 將 STM 探針以鑷子裝入 STM 專用的 Converter head，並 與電位儀連接，可用肉眼確認探針尖端是否垂直朝下。
6. 利用機台上的板鈕調整下針，用肉眼觀察探針與樣本之間 距離約 1 mm。
7. 進行 ECSTM 測量時，將有固定樣本之鐵片上方加上鐵氟 龍反應槽，以螺絲鎖住四角，再將溶液注入，確定溶液沒 有漏出後置於機台上，此時，Converter head 上的參考電 極(銀絲) 與輔助電極(白金絲) 應置於溶液面下，並且與 探針和樣本不能互相接觸。
8. 從控制程式中的 Universal Potentiostat 參數設定中的 Cell Select 從 Dummy 改為 Normal，Cell 改為 On，點選下針 按鈕，待儀器發出聲響後即下針完畢，可以開始掃瞄並顯 示影像於螢幕上。
第三章 實驗結果與討論
圖 3-2 所示為在 1 mM 的 TB 與 1.2 mM 的 NaNO2鹽酸溶液(0.1 M) 中以循環伏安法將 TB 修飾於 Au-QCM 電極上的代表結果，其中電位 掃瞄範圍為 0 ~ - 0.6 V。隨電位來回掃瞄，我們發現電極的振盪頻率 隨之降低，同時在- 0.45 V 處的電流訊號也會隨之下降。推測其原因，
應是在還原過程中，電極表面逐漸被吸附物吸附，致使電極有效面積 逐漸變小所致。根據頻率變化與 Sauerbrey equation：
2
圖 3-2 以偶氮還原修飾 TB 於 Au-QCM 電極表面之結果，其中掃瞄圈
5 10 15 20 25 30 35 40 45 20
40 60 80 100 120
m ( n g )
CV cycle
圖 3-3 以偶氮還原修飾法修飾 TB 於 Au-QCM 電極所得之 TB 吸附量 與掃瞄圈數關係。實驗條件如圖 3-2。
我們也藉由原子力顯微鏡(接觸模式 AFM)探討 TB 吸附膜厚度與 在修飾中被還原掃瞄圈數之關係。實驗結果顯示：當電極表面被 AFM 探針刮除三次時，已可將表面覆蓋物刮除乾淨。有鑒於此，爾後實驗 均以刮除三次為準(圖 3-4)。實驗結果顯示：以偶氮還原修飾法所製 得的極限膜約為 3.5 nm。
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我也嘗試著利用氧化聚合法來製作修飾電極，本實驗室過去曾利 用此種方式製作電極，其機制如圖 3-5 所示。我們也配合 CV 與 EQCM 進行探討 TB 在氧化聚合過程中的質量變化，如圖 3-6 所示。從循環 伏安圖譜中可以看到在 - 0.3V 處顯線一對特徵峰，其電流值會隨著 氧化過程而逐漸增大，由於聚合物的導電度較低，致使電極表面流通 的電流量會隨 TB 的聚合度增加而下降。但因為 TB 的氧化還原中心 並沒有被破壞，故在-0.3V 處的特徵峰會隨 TB 聚合度增大而增加，
從 EQCM 可以觀察到氧化聚合的過程，表面頻率隨之下降，代表聚 合物逐漸沉積在電極錶面上。
同樣的我也用 AFM 接觸模式，進行膜厚分析，結果如圖 3-7 所 示。我們發現連續刮除次數達三次時，就可將表面修飾物刮除乾淨，
測得氧化聚合膜的極限膜厚為 6.8 nm。
N
圖 3-6 以氧化聚合修飾 TB 於 Au-QCM 電極表面之結果，其中掃瞄圈
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