2-1 藥品
實驗所使用的藥品均分別購自 Aldrich、Acros、Alfa Aesar、
Fluka、Riedel-de Haen、Fisher、Showa，不經純化直接使用。所有溶 劑則分別購自 Mallinckrodt、Merck、J.T.Baker、TEIDA、ECHO。無 水四氫呋喃(anhydrous Tetrahydrofuran, THF)與無水乙醚(anhydrous Ethyl ether)以金屬鈉乾燥、苯酮(Benzophenone)作指示劑，在氮氣系 統下加熱迴流至指示劑變色才使用之。
2-2 儀器
2-2-1 傅利葉轉換式質譜儀(Fourier-transfer mass spectrometry，FT-MS spectrometry)
此儀器屬於本校貴重儀器中心，廠牌型號為 Bruker APEX II，具 有超高的解析度，能準確得到分析物的分子量，因此可對一般化學及 生化物種進行元素組成分析。除此之外也可用來進行許多和生化方面 有關之應用研究以及 MS / MS 分析。本論文中的質量光譜皆送測於 本儀器所得，合成實驗之中間體、單體均以電子游離源(Electron impact ionization，EI)或快速原子撞擊(Fast atom bombardment，FAB)測之。
傅利葉轉換式質譜儀其原理是使離子在超導磁鐵所產生之磁場 下進行迴旋運動，再施以無線電磁波(Radio frequency wave，RF Wave) 激發離子，偵測激發離子所產生之感應電流，此電流再以傅利葉轉換 方式解得構成此離子電流所具不同質荷比之離子。由於各式離子在行 進間所產生的感應電流其頻率可被精確解得，因此可得到極高解析度 之圖譜。[19]
2-2-2 凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatography，GPC)
圖 2- 2 凝膠滲透層析儀
此儀器屬於郭紹偉老師實驗室，其高壓沖提幫浦為 JASCO PU -2080 型，流速為 0.1ml/min ~ 10ml/min；其樣品注入閥為 Rheodyne 7725 型，樣品線圈的體積為 100μL；分離管柱為 Jordi 所生產之兩根 Gel Mixbed 混床式管柱串聯；管柱恆溫用之恒溫烘箱為 ENSHINE 所 生產的 SUPER CO-150N，溫度設定為 40℃；紫外光-可見光光譜偵測 器為 JASCO 公司之 UV-2075，波長範圍為 190nm ~ 900nm；折射率 偵測器為 JASCO 公司之 RI-2031。以聚苯乙烯為標準品，所測定出的 分子量為相對於聚苯乙烯的分子量，適用分子量範圍 760 g/mol ~ 1880000 g/mol。
濾頭過濾，再注入至多向閥中以測定分子量。
凝膠滲透層析儀的原理為以 THF 為動相，將微量稀釋後的高分 子溶液注入填充有多孔性材料作為靜相的管柱後，越小的分子愈容易 深入靜相孔洞中，而越大的分子則會被排除在靜相外而隨著動相被沖 提出來，由大小不同的分子鏈在靜相中的滯留程度不同而達到分離效 果，見圖 2-3。作為靜相的多孔性材料則是以交聯方式聚合的聚苯乙 烯或是經過醚化或醇化修飾的玻璃珠為主。而孔洞的直徑為 10Å ~ 107Å，約是一般高分子在溶液中的大小。而為了求得未知高分子樣 品的分子量，則會以一系列已知分子量的高分子標準品來建立一條校 正曲線，再經由簡單的比對後，求得未知高分子樣品的分子量及分子 量分佈。[20]
圖 2- 3 凝膠滲透層析儀分離方法示意圖
2-2-3 高磁場液態核磁共振儀(Nuclear magnetic resonance，NMR)
圖 2- 4 高磁場液態核磁共振儀
此儀器屬於本校貴重儀器中心，廠牌型號為 Varian UNITY INOVA-500，而磁場強度為 11.75 Tesla 之超導體核磁共振儀。主要 測試液態 NMR 光譜，包含1H、13C、15N、31P 及頻率在1H 及15N 間 之核種，氫核共振頻率為 500 MHz。本論文中的 1H-NMR 與 13C-NMR 光譜皆送測於本儀器所得，合成實驗之中間體、單體、聚合物均以 CDCl3 (δ = 7.26 ppm)或 THF-d8 (δ = 1.73 ppm、3.58 ppm)為溶劑。化學 位移單位為 ppm、偶合常數(Coupling constant，J)單位為 Hz。
核磁共振的「核」指的是原子核，「磁」指的是外加磁場。在自 然界中某些原子核具有自旋和磁矩的性質(如：1H、13C)，所以具有磁
磁場中發射無線電磁波，若其頻率能量剛好等於該能階差，就可激發 該能階分佈的轉移，此一現象即為「核磁共振」。因此，在固定磁場 下以不同頻率的電磁波照射，觀察其吸收電磁波的頻率，或者在固定 頻率的電磁波照射下，改變磁場大小，再觀察其會吸收此電磁波的磁 場大小為何，即可比對資料庫鑑定其為何種元素，或是比對出分子結 構。[19]
2-3-4 傅立葉轉換式紅外光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer，FT-IR spectrometer)
圖 2- 5 傅利葉轉換式紅外光光譜儀
此儀器屬於郭紹偉老師實驗室廠牌性號為 Bruker TENSOR 27。
傅 立 葉 轉 換 式 紅 外 光 譜 儀 是 利 用 邁 克 生 干 涉 儀 (Michelson
2-2-5 熱重分析儀(Thermogravimetric analyzer，TGA)
圖 2- 6 熱重分析儀
此儀器屬於本實驗室，廠牌型號為 Perkin Elmer PYRIS 1。升溫 速率可達 200℃/min，內部天平具密閉控溫功能，可增加穩定度，適 用於超微量分析。可在不同壓力下做模擬及量測，常壓及負壓均可(負 壓可達 10-4 torr)，亦可外加磁場作磁相分析測試。在實驗前首先將熱 重量分析儀做校正，其校正包含了：
(1) 重量校正：在此我們利用標準砝碼(100mg)校正
(2) 溫度校正：可分為無機材料標準品校正及磁性材料校正。無 機材料校正是利用標準品的熔解溫度為校正點，常使用碳酸
鈣，而磁性材料校正是利用磁性材料的居理溫度(Curie point)
2-2-6 熱示差掃描卡量計(Differential scanning calorimetry, DSC)
圖 2- 7 熱示差掃描卡量計
此儀器屬於本實驗室，廠牌型號為 Perkin Elmer Diamond DSC。
本儀器有別於一般熱流式 DSC，是以熱補償方式設計而成，為 Perkin Elmer 公司之專利。具高靈敏度、高解析度及高能量準確度，對於微 小相變化具超強解析能力，能量準確度達 1 %，升溫速度範圍為 0.01
~ 150℃/min。先以銦(Indium)作溫度校正，然後再開始量測。而於本 研究中主要目的是利用此儀器來瞭解單體 M4 和高分子其結熔點、結 晶點和玻璃轉移溫度，以便了解材料的熱穩定性與高分子是否有機會 應用於軟性基板上。
DSC所利用的原理，是將樣品和標準品(鋁空盤)置於可作等速升
降溫或維持恆溫的加熱爐中，並通以穩定流速的氣體(如：氮氣)使爐 體內的氣體環境維持恆定；其加熱及溫控裝置為白金加熱絲及白金阻 抗溫度感測器(Platinum resistance temperature detector，PRTD)。白金 加熱絲可作精確且快速的加熱以提供能量；PRTD經由偵測阻抗值的
2-2-7 紫外與可見光光譜儀(Ultraviolet and visible spectrometer ， UV-Vis spectrometer)
圖 2- 8 紫外與可見光光譜儀
此儀器屬於本實驗室，廠牌型號為 Perkin Elmer UV-Vis Lambda 35，是實驗室常見的量測鑑定儀器，本論文中主要是用來量測單體 M4 及高分子的吸收波長。
紫外與可見光光譜術(Ultraviolet and visible spectroscopy)是用來 偵測分子的電子躍遷能量(或頻率)的技術。此技術利用紫外與可見光 和分子作用所產生的電子躍遷(Electronic transition)原理，來記錄分子 吸收光之後所呈現在電子激發態時的振動模式，記錄吸收光的強度對 波長所得的圖，即稱為紫外與可見光光譜(Ultraviolet and visible spectrum)。一般而言，可見光的波長範圍指的是 380 ~ 780 nm，紫外 光的波長範圍指的是 200 ~ 380 nm。化合物在紫外光及可見光的吸收
與電子的結構有關，能量的吸收為量子化(Quantumsized)，並非任意 的能量均可吸收。吸收能量以後基態的電子躍遷至激發態，電子躍遷 的過程，除了分子結構會改變之外，也會伴隨著分子振動，所以紫外 與可見光光譜也包括了電子激發態時的分子振動訊息。當分子在激發 態或基態時，多數振動模式的頻率只有些微差距，但有些振動模式的 頻率也有明顯不同。本研究從吸收光譜可知道高分子材料在可見光範 圍會不會吸收，適不適合當做軟性基板，因此我們以紫外光-可見光 作為激發光源，來觀察其吸收光譜，以瞭解電子能量轉換情況及透光 率好不好，並取得吸收波長，作為螢光光譜的激發波長。[19][21]
圖 2- 9 紫外光-可見光儀器裝置簡圖
2-2-8 螢光光譜儀(Fluorescence spectrometer)
圖 2- 10 螢光光譜儀
此儀器屬於本實驗室，廠牌型號為 Perkin Elmer LS 55。本儀器 除了可測螢光及磷光。激發波長根據分子之個別最高吸收波長而有所 不同， 所得數據為光致發光(Photoluminescence，PL)光譜。測量使用 之激發光源為 450 W 之 Xenon 燈，而掃瞄的速率設定為 240 nm/min，
範圍從 200 ~ 800 nm。
光致發光的原理主要是以適當波長的雷射光源將電子由 HOMO (Highest occupied molecular orbital)能階，吸收特定頻率之光子後激發 至 LUMO(Lowest unoccupied molecular orbital)能階，形成單態激子，
一個激發態的分子可藉由數種步驟回到初態的基態，其中包括去活化 過程之振動鬆弛、系統間跨越、內轉換、外轉換、磷光發射、螢光發
射等。而某些材料因為在化學結構上的關係能夠以螢光的方式放光，
使激發態分子回到穩定的基態，此現象即稱之為光致發光。[19][21]
圖 2- 11 螢光光譜儀儀器裝置簡圖
2-2-9 旋轉塗佈機(Spin coater)
圖 2- 12 旋轉塗佈機
此儀器屬於本實驗室，旋轉塗佈機為濕製程之常用儀器，其原理 為機器吸附住基板後，將藥品滴於其上，再以高速旋轉的方式將藥品 甩乾；由於使用濕製程之藥品通常為高分子，而高分子溶液具有一定 的黏度，因此即使溶液在基板上高速旋轉，也不會完全甩離樣品，使 得部份藥品附著在基板上形成一層薄膜，厚度因藥品濃度、材料黏 度、儀器旋轉速度、時間而異，通常為奈米(Nano-meter，nm)至微米 (Micro-meterμm)等級。本實驗室使用之旋轉塗佈機有兩段轉速，視 材料而定，可使用單一轉速或兩段轉速，若使用兩段轉速，第一段轉 速目的為將藥品均勻塗佈於樣品上，而第二段轉速的目的為將藥品甩
乾。在本論文中利用本儀器將配置好的高分子 P-A1、P-A2、P-B1、
P-B2 溶液，旋轉塗佈成膜於石英玻璃上。[22]
2-2-10 表面輪廓分析儀(Surface profiler)
圖 2- 13 表面輪廓分析儀
此儀器屬於張美濙老師實驗室，廠牌型號為 Veeco 公司所製造的 Dektak 150 機型，探針半徑為 12.5μm，探針力道可調範圍為 0.03mg
~15mg，掃描長度約 50um~30mm，CCD 照相機提供 160 倍高解析度 彩色畫面，量測數值具有再現性功能。在本論文中利用本儀器來量測 藉由旋轉塗佈方式成膜後的高分子 P-A1、P-A2、P-B1、P-B2 薄膜之 膜厚。
膜層厚度，目前常見的應用有量測金屬蝕刻深度、光阻塗佈厚度、半 導體化合物元件厚度以及觀察薄膜成膜好壞與缺陷等等方式。結構是 由 二 維 手 動 平 台 、 鑽 石 探 針 、 LVDT (Linear Variable Differential Transformer)、高放大倍率照相機和電腦控制系統所組成，外頭以抗 靜電塑膠硬殼包圍以避免誤差。表面輪廓儀為一物理式探針量測儀 器，將其試片置於二維手動平台上，藉由軟體程式設定掃描距離、掃
膜層厚度，目前常見的應用有量測金屬蝕刻深度、光阻塗佈厚度、半 導體化合物元件厚度以及觀察薄膜成膜好壞與缺陷等等方式。結構是 由 二 維 手 動 平 台 、 鑽 石 探 針 、 LVDT (Linear Variable Differential Transformer)、高放大倍率照相機和電腦控制系統所組成，外頭以抗 靜電塑膠硬殼包圍以避免誤差。表面輪廓儀為一物理式探針量測儀 器，將其試片置於二維手動平台上，藉由軟體程式設定掃描距離、掃