2-2 實驗藥品
1. Cetyltrimethylammonium bromide （CTAB）
分子式：C19H42BrN 分子量：364.46
4. Sodium borohydride
分子式：NaBH4 分子量：37.83 9. Methyl alcohol
分子式：CH3OH 分子量：32.04 沸點：64.7℃
密度：0.791 g/cm3 純度：99.9% 製造商：TEDIA 10. PS-P4VP (polystyrene-b-polyvinylpyridine)
(1) P3199
PDI：Mw/Mn = 1.07。
分子量：MWPS/MWP4VP = 557000/75000。
(2) P111
PDI：Mw/Mn = 1.15
分子量：MWPS/MWP4VP = 19900/29400 製造商：Polymer Source, Inc.
2-3 實驗方法
2-3-1 鐵-氧化鐵奈米核殼粒子之合成
（一）實驗步驟：
1. 配置逆微胞（reversed micelle）系統溶液：
取 1.8 g CTAB、1.5 g Butanol 及 6.6g Octane 置於樣本瓶中，
取 1.8 g CTAB、1.5 g Butanol及 6.6g Octane置於樣本瓶中，放 入磁石攪拌數分鐘，再加入 0.054g NaBH4及0.72 ml去離子水
0.72ml 0.5M FeSO4 aq. 0.72ml 2M NaBH4 aq.
60 min 1.8g CTAB
1.5g Butanol 6.6g Octane
Mix
Iron-iron oxide core-shell NPs
Structural/elemental determination
1.8g CTAB 1.5g Butanol 6.6g Octane
波震盪器震約5 分鐘，再以磁鐵貼著樣本瓶的外壁，倒掉瓶 內溶液，重複洗數次。
9. 將被磁鐵吸引下來的黑色固體以真空乾燥烘箱把溶劑抽乾。
10. 取出抽乾之樣品，再作相關之鑑定分析。
（二）實驗流程圖：
+
（三）逆微胞系統合成奈米粒子之示意圖：
oil phase
CTAB
FeSO4 aq.
+
NaBH4 aq.
Solution I
micelle of reductant micelle of
Fe2+ ion
Solution II
Solution II +
Solution I
iron nanoparticle
0.72ml 0.5M FeSO4 aq. 0.72ml 2M NaBH4 aq.
60 min 1.8g CTAB
1.5g Butanol 6.6g Octane
Mix
Iron-iron oxide core-shell NPs
Structural determination
1.8g CTAB 1.5g Butanol 6.6g Octane
Iron NP-OA add OA 2-3-2 表面修飾
（一）以油酸（Oleic acid）做表面修飾之實驗步驟：
1. 同 2-3-1 之步驟 1～5。
2-3-3 製備Fe-FexOy NPs/PS-b-P4VP奈米複合材料
add pyridine
add 30mg PS-P4VP (p111) add 5mg PS-P4VP (p3199)
Thin film of Fe-FexOy
1.5g Butanol 6.6g Octane
Mix
Iron-iron oxide core-shell NPs
1.8g CTAB 1.5g Butanol 6.6g Octane
Structural determination
Structural determination Iron NP/ pyridine
（二）實驗流程圖：
2-4 儀器分析
2-4-1 穿透式電子顯微鏡 (Transmission electron microscopy, TEM) 本實驗共利用三台穿透式電子顯微鏡，分別為（1）Hitach公司 微鏡（High resolution TEM, HRTEM），以單晶六硼化鑭（LaB6）燈
絲發射電子束，最高加速電壓為 200KV，用來觀察所合成之奈米粒 子的形貌與結構。此儀器附有EDS （Energy Dispersive Spectrum, 能 量分散式光譜儀）功能， EDS是利用固態X-ray檢測器所檢測信號電 壓大小來判斷入射X-ray 的能量，將電子束縮成點狀作 EDS 點分 析，可進行材料微區元素成分分析，因此用來初步鑑定奈米粒子的元 素組成。（3） JEM-2100F為場發射穿透式電子顯微鏡(Field Emission TEM, FETEM)，以ZrO/W (100) schottky type （場發射式）為電子源，
利用非常尖的鎢絲在強大的電場中，使電子克服電位能壁達到量子穿 遂效應（Quantum Tunneling Effect）。此儀器還有Gatan Image Filter (GIF)系統，可做電子能量損失光譜(electron energy loss spectrum, EELS)分析。當入射電子撞擊試片時，有一部分會產生彈性散射電子 (elastic scattering) ， 另 一 部 份 則 為 非 彈 性 散 射 電 子 (inelastic scattering)，後者導致電子能量損失，藉由電子能損分析器，收集非 彈性散射電子，獲得電子能損譜（EELS），從此可進一步了解材料
的元素種類，也可得知元素化學鍵結狀態的訊息。另外，此儀器可透 過能量過濾穿透式電子顯微鏡（energy filtered TEM, EFTEM）技術，
來選擇不同能損的電子成像，以得到材料內部成份分佈與鍵結影像
Fe-FexOy /PS-P4VP thin film樣品上，加入 1 ml甲苯，以超音波震盪器
震1 小時後，滴到 400mesh鍍碳銅網上。
（4）Fe-FexOy /PS-P4VP 塊才樣品：將把實驗方法 2-3-3 之 Fe-FexOy /PS-P4VP bulk film樣品，取一部份膜後以超薄切片機進行切 片，再把切片樣品撈到400mesh鍍碳銅網上。
上述TEM 樣品製備完成後，皆置入真空烘箱中，在室溫下揮發 溶劑，再進行TEM 分析。
2-4-2 X-光光電子能譜儀（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）
XPS之基本原理為：當X光光束照射材料表面時，若此X-光能量 大於材料內層Z軌域電子束縛能（EZ），則Z電子可被游離成為自由 電子，此即是光電子，這些光電子的能量會因其化學元素及鍵結狀態 不同而改變，量測光電子的動能（其動能即為入射的能量減去該電子 在原子內的束縛能），並從而推算該光電子的束縛能，可用於研判發 射光電子之原子元素種類及其化學態。圖2-1為光電子發生原理示意 圖。另外，當元素價電子被游離或氧化態增加時，電子束縛能會朝高 位能移動，稱之為化學位移，可據此判斷元素之化學態(29)。
本實驗使用清華大學貴重儀器中心 PHI 5600 型X光光電子能 譜儀，進行鐵-氧化鐵核殼奈米顆粒的元素及化學態分析，採用的X
光光源為Mg Kα (1253.6eV)，實驗前以Ar+離子濺射表面（清除覆膜 表面的氧化層），Ar+濺射的工作電壓為4KV，電流為25mA，氣體壓 力為4× 10-3Pa，濺射時間分為4、8、20分鐘後進行量測。
圖2-1 光電子發生原理示意圖
2-4-3 超導量子干涉磁量儀（Superconducting quantum interference
deviceMagnetometer, SQUID）
本實驗使用清華大學貴儀中心之SQUID，此儀器為QUANTUM DESIGN 公 司 製 造 ， 型 號 為 MPMS5 ， 磁 化 率 量 測 之 溫 度 範 圍 為 2K~350K，磁場範圍為10 Gauss~55000 Gauss，測量鐵-氧化鐵奈米微 粒之磁性，可測得定溫下磁滯曲線及不同溫度下的磁化強度。
超導量子干涉儀是利用超導量子干涉元件(SQUID)結合了電 子、機械、低溫、真空等技術來量測磁化率的精密儀器。超導線圈於
超導態時對外在磁場的改變會有相對應的電流變化，此種變化較一般 磁性物質都來得靈敏，因此可用來感測外部磁場的變化。超導量子干 涉磁量儀即是利用此種原理所製成的磁量測儀器，其設計為將樣品置 於超導線圈內，施加一磁場，而後讓樣品往復進出線圈。樣品若對磁 場有所感應，則會對週遭的磁場產生影響，而這種影響可由超導線圈 的電流變化得知，進而得知樣品的磁特性(30)。