圖 C-5 光電子顯微術 (2) 生命科學
從 DNA 結構的發展到基因的解碼，生命科學不僅讓人類得以探索更多的生命奧 秘，也為醫藥研究、農業改良、生物科技等產業帶來許多新的研發契機。蛋白質是生 命體中必要的維生組件，由許多簡單的分子一個個串連而成，結構龐大而且複雜，細 胞內有幾千種蛋白質，分別執行不同的任務，由於每一種蛋白質的特殊功能以來自其 獨特的立體結構及氨基酸的序列，因此蛋白質立體結構是我們瞭解蛋白質與其他分子 間作用的根本資訊。利用能量可調及亮度高的同步加速器光源，可以正確而且快速地 鑑定蛋白質結構。同步加速器光源蛋白質結晶學於過去幾年已蔚然發展為生命科學的 重要實驗技術，並可廣泛應用於核酸、病毒等其他生物大分子的研究。蛋白質結晶學，
待測的蛋白質必頇先在實驗室培養成單晶體，再放置於實驗站，當同步加速器 X 光 照射單晶後，會因建設性或破壞性干涉(繞射)而產生不同光點，在底片上投射成複雜 的排列圖形，研究人員根據這些數據與圖形可解出蛋白質的晶體結構。
圖 C-6 蛋白質 DNA 相互作用(中研究分子研究所)
(3) 尖端物理
一般物質的物理性質決定於內部的原子結構、以及電子與原子、電子與電子之間 的相互作用。探討物質的基本物理性質不僅可以揭開物質微觀世界的神秘面紗，也可 以做為發展高科技產業的基礎。以高溫超導體為例，本身具有相當特殊及有趣的的物 理現象，同時也是未來工業界很有應用價值的材料，因而帶動近年來許多物理學家常 是探索高溫超導體機制的研究熱潮。由於超導現象的產生與物質內部電子的電荷、自 旋、及軌域對稱性息息相關，而具有偏振特性的同步加速器光源正合適做為探測其電 性的工具，藉由軟 X 光與物質作用，以不同偏極化的光源照射物體後，從產生不同 的吸收強度，可以幫助瞭解電子軌域排列的有序性，對高溫超導現象的研究提供相當 有力的線索。
圖 C-7 磁性氧化物的電子軌域之有序現象
(4) 能源
電子資訊產業蓬勃發展與普及化後，產品推陳出新，體積輕薄短小且待機時間長 久是主要趨勢，因此如何製造便宜又符合要求的電池成為重要的研發課題。鋰離子電 池是近年來應用十分廣泛的電池型態，由於電池的正負電極材料關係著充放電的效 應，為了研發出電容量高、循環壽命長、成本低且兼顧綠色環保的電極材料，瞭解電 極材料在充放電過程中的結構變化是主要關鍵。利用即時同步加速器 X 光吸收光譜 與 X 光粉末繞射等技術，可以鑑定鋰離子電池充放電過程中電極材料的原子與電子 結構，並與其電性建立相互的關聯，以做為新穎電極材料的設計依據。
(5) 大氣化學
大氣科學不僅關係著生物的日常作息，以關乎地球的永續發展。近年來，酸雨、
空氣汙染、臭氧洞等已成為全球共同關注的生態問題，對大氣中氣體物質及其光化學 反應的研究也相形重要。以酸雨的形成為例，主要由人為自然界排放的硫化物在大氣 中經氧化反應後，再以硫酸鹽形式下雨沉澱到地表所造成。硫化物在大氣中進行多重 的氧化反應步驟，其反應中間產物之鑑定及反應機構之研究，是目前大氣化學研究領 域探討的重要課程；同步加速器光源高強度與可調的真空紫外光，正可用來分析氧化 過程中產生的硫原子和中間產物。
圖 C-8 硫化物來源示意
(6) 微機械
微機電視目前各先進國家高科技產業的重要研究方向之一。由於同步加速器 X 光具有高強度且高穿透力的特性，利用所發長之特殊微加工技術(LIGA)，可以製造高 解析度、高深寬比(深度為數毫米、線寬達次微米)的微結構，因此微結構械製作成為 同步加速器光源在高科技產業方面非常有利且直接的一項應用。以微光柵分光儀為 例，由於微細的週期性結構會與光波產生的交互作用，得以解析光波的成分與品質，
故可運用於光纖通訊，作為解析與監控光源品質的主要元件；同樣的原理也可應用於 醫學、食品、環境檢測方面，藉由分析待測樣品的吸收或穿透光譜，可以推算其成分 及濃度，而元件微小化後也大幅降低其製作的成本。