第四章 實驗結果與討論
4.4 分子拓印高分子於氧化鋅電極之表面形貌與元素分析
4.4.2 分子拓印高分子於氧化鋅電極之元素分析
4.4.2.1 核基質蛋白 22 拓印高分子於氧化鋅電極之元素分析
以最佳辨識參數之聚乙烯乙烯醇製備拓印 NMP22 氧化鋅電極，並分別以 X 射線能量散佈分析儀(EDS)及化學分析電子能譜儀(ESCA)對清洗前、清洗後 及再吸附的拓印 NMP22 氧化鋅電極進行表面的元素分析。NMP22 為蛋白質，
其主要的元素有碳、氮、氧等元素構成，聚乙烯乙烯醇為碳、氧所組成的高 分子，因此可藉由氮元素的含量變化作依據，並作為脫附分子及吸附分子過 程中的指標分子。
利用化學分析電子能譜儀(ESCA)進行分析，ESCA 於表面元素分析較為 準確，需要在高真空度的環境下，並以光電子在試片表面上的效應觀察其元 素的含量。由於電極為陶瓷基板具有空洞的結構，導致其抽真空不易，因此 以碳、氮、氧及鋅元素進行部分能譜分析，如圖 4-13 所示，在電子束縛能範 圍 396-404 時，會有氮元素的峰值，藉由此峰值可推算出其含量。如表 4-4(a) 所示，拓印 NMP22 氧化鋅電極於清洗前，因為 NMP22 拓印於薄膜表面，所 以其氮的含量較高為 10.06；經由洗滌劑及去離子水的清洗後，移除表面的 NMP22，所以氮的含量下降至 5.57；最後經由吸附 1 ng/mL 的 NMP22 濃度液 體，會因吸附 NMP22 的動作，導致氮含量上升至 7.40。
利用 X 射線能量分析儀(EDS)進行分析時，由於是以高能量電子束打在 試片上，所以在高倍率時，會容易有電荷累積導致薄膜燒毀現象，所以用 10 k 的倍率下進行元素分析。如表 4-4(b)所示，拓印 NMP22 氧化鋅電極在清洗前，
因為有 NMP22 固化在薄膜表面，因此其氮的含量為 4.22；經由洗滌劑及 DI 的清洗後移除 NMP22，其氮的含量為 3.31；最後經由吸附 1 ng/mL 的 NMP22 濃度液體，藉由吸附分子的動作，其氮含量上升至 3.82。清洗後氮含量下降
98
表示 NMP22 再拓印模板上確實有被洗滌下來，並藉由吸附的動作，氮含量上 升，證明 NMP22 確實有吸附在模板上，而鋅的含量在 EDS 上有較高的趨勢，
是因為 EDS 的工作距離較深，因此 EDS 會比 ESCA 高。
圖 4-13 以 ESCA 進行拓印核基質蛋白 22 氧化鋅電極表面之氮元素分析
600
400
200
0
-200
Intensity
404 402
400 398
396
Binding energy (eV) N 1s
Before washing
After Rebinding 1 ng/mL
After washing
100
表4-4 核基質蛋白 22 拓印高分子於氧化鋅柱電極之表面元素(a) ESCA 分析與(b) EDS 分析
(a)
Unit: Atomic conc.
(b)
Target Element Before
washing After washing
After
Unit: Atomic conc.Target Element Before
washing After washing
After
4.4.2.2 3-羥基鄰胺基苯甲酸分子拓印高分子於氧化鋅電極之元素分析
以最佳辨識參數之聚乙烯乙烯醇製備拓印 3-HAA 氧化鋅電極，並分別以 X 射線能量散佈分析儀(EDS)及化學分析電子能譜儀(ESCA)，對清洗前、清洗 後及再吸附的拓印 3-HAA 氧化鋅電極進行表面的元素分析。3-HAA 主要是由 碳、氧、氮元素所構成，聚乙烯乙烯醇是以碳、氧所組成的高分子，因此可 藉由氮元素的含量之變化作依據，作為脫附分子及吸附分子過程中的指標分 子。利用化學分析電子能譜儀(ESCA)進行分析，ESCA 於表面元素分析較為 準確，需要在高真空度的環境下，並以光電子在試片表面上的效應觀察其元 素的含量。由於電極為陶瓷基板具有空洞的結構，導致其抽真空不易，因此 以碳、氮、氧及鋅元素進行部分能譜分析，如圖 4-14 所示，在電子束縛能範 圍 396-404 時，會有氮元素的峰值，藉由此峰值可推算出其含量，圖中氮元 素之峰值稍微偏移的現象，推測可能為真空度不佳，導致峰值偏移。而拓印 3-HAA 氧化鋅電極於清洗前，因其 3-HAA 分子拓印於薄膜表面，所以其氮的 含量較高為 4.39；藉由洗滌劑及去離子水的清洗，移除表面的 3-HAA，所以 氮的含量下降至 1.47；最後經由吸附 1 ng/mL 的 3-HAA 濃度液體，會因吸附 3-HAA 的動作，導致氮含量上升至 2.00，如表 4-5(a)所示。
利用 X 射線能量分析儀(EDS)進行分析時，由於是以高能量電子束打在 試片上，所以在高倍率時，會容易有電荷累積導致薄膜燒毀現象，所以用 10 k 的倍率下進行元素分析。如表 4-5(b)所示，拓印 3-HAA 氧化鋅電極在清洗前，
因為有 3-HAA 固化在薄膜表面，因此其氮的含量為 4.01；經由洗滌劑及 DI 的清洗後移除 3-HAA 其氮的含量為 3.34；最後經由吸附 1 ng/mL 的 3-HAA 濃度液體，藉由吸附分子的動作，其氮含量上升至 3.85。清洗後氮含量下降
102
量上升，證明 3-HAA 確實有吸附於模板，而鋅的含量在 EDS 上有較高的趨 勢，是因為 EDS 的工作距離較深，因此 EDS 會比 ESCA 高。
圖 4-14 以 ESCA 進行拓印 3-羥基鄰胺基苯甲酸氧化鋅電極表面之氮元素分析
200
150
100
50
0
-50
-100
Inte nsity
404 402
400 398
396 394
Binding energy (eV) N 1s
Before washing
After rebinding 1 ng/mL
After washing
104
表4-5 3-羥基鄰胺基苯甲酸拓印高分子於氧化鋅柱電極之表面元素 (a) ESCA 分析與(b) EDS 分析
(a)
Unit: Atomic conc.
(b)
Target Element Before
washing After washing
After
Unit: Atomic conc.Target Element Before
washing After washing
After
4.4.2.3 犬尿酸分子拓印高分子於氧化鋅電極之元素分析
以最佳辨識參數之聚乙烯乙烯醇製備拓印 KYNA 氧化鋅電極，並分別以 X 射線能量散佈分析儀(EDS)及化學分析電子能譜儀(ESCA)，對清洗前、清洗 後及再吸附的拓印 KYNA 氧化鋅電極進行表面的元素分析。KYNA 主要是由 碳、氧、氮元素所構成，聚乙烯乙烯醇是以碳、氧所組成的高分子，因此可 藉由氮元素的含量之變化，當作脫附分子及吸附分子過程中的指標分子。
利用化學分析電子能譜儀(ESCA)進行分析，ESCA 於表面元素分析較為 準確，需要在高真空度的環境下，並以光電子在試片表面上的效應觀察其元 素的含量。由於電極為陶瓷基板具有空洞的結構，導致其抽真空不易，因此 以碳、氮、氧及鋅元素進行部分能譜分析，如圖 4-15 所示，在電子束縛能範 圍 388-408 時，會有氮元素的峰值，藉由此峰值可推算出其含量，圖中氮元 素之峰值稍微偏移的現象，推測可能為真空度不佳，導致峰值偏移。而拓印 KYNA 氧化鋅電極於清洗前，因其 KYNA 分子拓印於薄膜表面，所以其氮的 含量較高為 4.60；藉由洗滌劑及去離子水的清洗，移除表面的 KYNA，所以 氮的含量下降至 1.78；最後經由吸附 1 ng/mL 的 KYNA 濃度液體，會因吸附 KYNA，導致氮含量上升至 3.25，如表 4-6(a)所示。
利用 X 射線能量分析儀(EDS)進行分析時，由於是以高能量電子束打在 試片上，所以用 10 k 的倍率下進行元素分析。如表 4-6(b)所示，拓印 KYNA 氧化鋅電極在清洗前，因為有 KYNA 固化在薄膜表面，因此氮的含量為 5.67；
經由洗滌劑及 DI 的清洗後移除 KYNA 其氮的含量為 4.38；最後經由吸附 1 ng/mL 的 KYNA 濃度液體，藉由吸附分子的動作，其氮含量上升至 4.78。清 洗後氮含量下降表示拓印模板上的 KYNA 分子確實有被洗滌下來，並藉由吸 附的動作，氮含量上升，證明 KYNA 有吸附於模板，而鋅的含量在 EDS 上
106
圖 4-15 以 ESCA 進行拓印犬尿酸氧化鋅電極表面之氮元素分析
100
80
60
40
20
0
-20
-40
Inte nsit y
408 404
400 396
392 388
Binding energy (eV) N 1s
Before washing
After rebinding 1 ng/mL
After washing
表4-6 犬尿酸拓印高分子於氧化鋅柱電極之表面元素(a) ESCA 分析與(b) EDS 分析
(a)
Unit: Atomic conc.
(b)
Unit: Atomic conc.