首先要感謝指導教授吳耀銓老師，給我機會挑戰這樣新興的題目。一個人要從選定題目、
實驗設計到整個實驗的執行和討論委實不易，但因此碩士班所學得的東西比我想像多很多。
實驗過程之中要感謝楊裕雄老師在實驗設計之前提供建議；李志偉老師、黃仁清老師提供原 子力顯微鏡的協助；呂宗育、周重光兩位同學在他們自己課餘的時間能夠撥空跟我討論；還 有林其慶學弟在專題期間跟著我忙東忙西；以及實驗室的諸位學長同學們，平常的照顧和幫 忙，才得以讓我得到現有的結果。
當然最重要還是要感謝我親愛的爹娘，扶養他們女兒到二十幾歲，還在我最後寫論文時 期提供生活上完全的支持。
一個實驗的開始實在很不容易，在這期間受到許多人的幫忙也讓我學到許多處理事情的 方法。目前實驗已有階段性的成果，歸功於大家的協助，不管這個實驗能否繼續承傳，我想 開始一項新研究的好奇心和做實驗應俱備的嚴謹性都更應該承傳下去。
目錄
第一章 摘要……..………...…………1
中文摘要………...1
英文摘要……..……… ..3
第二章 前言……….4
第三章 文獻回顧………...12
3-1 蛋白質結晶……….………....12
3-1-1 簡介……….………….…....12
3-1-2 常用方法簡介……….…………...15
3-1-2-1 Vapor Diffusion………...16
3-1-2-2 Batch Method………..………….18
3-2 蛋白質結晶的成長機制以及其他物理參數導入的影響………...19
3-2-1 成核………..………....20
3-2-1-1 量測儀器………..……….……...21
3-2-1-2 成核機制………..………...21
3-2-2 成長……….………...22
3-2-2-1 量測儀器………..…...22
3-2-2-2 成長機制……….24
3-2-2-3 導入物理參數的影響……….32
3-2-2-4 關於本文實驗………...37
第四章 實驗設計及流程...38
4-1 結晶……….………38
4-2 原子力顯微鏡(AFM)檢測………….………...………...40
第五章 實驗結果………...44
5-1 溶解度………...………..44
5-2 由光學顯微鏡(OM)所得之照片………...……….45
5-2-1 一般狀態下所得之晶體巨觀形狀….……….………..45
5-2-2 外加電場下所得之晶體巨觀形狀…..………..46
5-2-3 電流導通時所得之晶體巨觀形狀 Æ 意外的發現..………...47
5-3 由原子力顯微鏡(AFM)取得之數據………..……….………...50
5-3-1 一般狀態下所得之晶體微觀形貌………..………..50
5-3-2 外加電場下所得之晶體微觀形貌………..………..51
5-4 小結……….…………..………..53
第六章 結果討論………..54
6-1 電位及電場在水溶液中之分布情形………...………..54
6-2 成核……….………..57 6-2-1 陰極附近溶液與氧化層的界面(50~100nm)，直接受電場影響
的分子………...57
6-2-2 遠離溶液與氧化層的界面(距界面 100nm 以上)的 HEWL 分 子………...59
6-2-3 小結……..………...…59
6-3 成長………..62
6-3-1 由 OM 所觀察得到 HEWL 晶體巨觀形狀上的變…………...62
6-3-2 由 AFM 所觀察得到 HEWL 晶體微觀形貌上的變化………...71
第七章 結論……….73
第八章 展望……….74
參考資料……….75
圖目錄
圖3-1 hanging drop 示意圖……….………..16
圖3-2 Linbro plate……….……….17
圖3-3 過飽和度與巨分子晶體成長的關係圖………...20
圖3-4 成核數目與驅動力關係圖………...21
圖3-5 dense fluid 示意圖………...………22
圖3-6 原子力顯微鏡裝置示意圖………...23
圖3-7 原子力顯微鏡操作模式………...24
圖3-8 晶體成長模式整理………...24
圖3-9 Growth Sites(step 以及 screw dislocation 上的 kink 位置)…………...25
圖3-10HEWL 晶體巨觀形狀………...27
圖3-11 過飽和度對 HEWL 晶體各 facet 成長速度的影響………...28
圖3-12 HEWL 晶體表面微觀形貌………...………...29
圖3-13 HEWL 晶體{110}分子結構圖……….………...30
圖3-14 以蛋白質分子表示 HEWL 晶體{110}鍵結圖………...31
圖3-15 HEWL 表面 dangling bond 分佈示意圖…………...………...31
圖3-16 晶體成長反應步驟圖…..………...32
圖3-17 反應決定步驟與晶體品質的影響………...33
圖3-18 以平行金屬板蛋白質結晶系統外加電場之裝置示意圖…...……..35
圖3-19 電場下析出 HEWL 結晶在溶液中之分佈圖(光學顯微鏡)……...36
圖4-1 實驗流程圖………..………..39-40 圖4-2 AFM 試片架設裝置示意圖………...………...41
圖5-1 不同析出劑濃度下所對應的溶解度………...44
圖5-2 無外加電場下所得 HEWL 之 OM 影像………...45
圖5-3 有無外加電場 HEWL 晶體巨觀形狀比較圖………...………47
圖5-4 外加電流時所得 HEWL 晶體之 OM 影像……….48
圖5-5 外加電流時所得 HEWL 晶體之連續 OM 影像……….49
圖5-6 無外加電場時 HEWL{110}上之 AFM 影像………50
圖5-7 外加電場時 HEWL{110}上之 AFM 影像(1)……….51
圖5-8 外加電場時 HEWL{110}上之 AFM 影像(1)局部放大……….51
圖5-9 外加電場時 HEWL{110}上之 AFM 影像(2)………...52
圖6-1 35V，鄰近界面部份，HEWL 溶液中電位的變化……….55
圖6-2 35V，鄰近界面部份，HEWL 溶液中電場的變化……….55
圖6-3 100V，鄰近界面部份，HEWL 溶液中電位及電場的變化……….56
圖6-4 電場(電位)在溶液中的分佈示意圖……….56
圖6-5 有無外加電場下，擴散之化學位能示意圖……….57
圖6-6 隨距離改變，電場誘導 HEWL 產生偶極的能力……….58
圖6-8 有無外加電場時，HEWL 晶體巨觀形狀比較示意圖……….62 圖6-9 未知平面(x0z)示意圖………...………63 圖6-10 外加電場下 HEWL 晶體成長過程示意圖.………...66 圖6-11 高過飽和度之 HEWL 晶體之巨觀形狀 OM 影像以及示意圖…….68 圖6-12 有無外加電場時，各平面形成之能障以及自由能差比較示意
圖………..…………...69
圖6-13 HEWL 晶體{110}面之分子鍵結以及有無外加電場時表面形貌比 較示意圖………..………..71
表目錄
表5-1 不同外加電場下所得 HEWL 之 OM 影像………..46 表5-2 有無外加電場與電流所得之 HEWL 晶體，巨觀和微觀上的特徵比
較………..53