真空蒸鍍五環素分子 AFM 影像

在這次實驗中五環素分子是討論的另一重點，實驗過程中利用真 空蒸鍍技術將五環素分子蒸鍍到不同的基材上之後取其AFM影像。

在有刷膜與無刷膜OTS自組裝薄膜蒸鍍上不同厚度的五環素，蒸鍍時 間分別為2分鐘（約一個直立五環素分子層）與10分鐘（約六個直立 五環素分子層）。從蒸鍍時間為2分鐘的影像（如圖4-16，(a)為基材未 經刷膜處理，(b)為基材經刷膜處理）可以看到在未經刷膜處理基材 上所蒸鍍的五環素分子分布區域比較小且圖案中各部分看起來都是 個別獨立並且沒有相互的連接。而在有刷膜處理的基材上的影像則相 當的不同，圖中可以看到再原本應該是獨立存在於表面上的五環素分 子開始有相連接的部分存在，整個影像有一種互相連結的樣式出現。

在圖形的切面圖中可以觀察到兩個不同基材會有不一樣的表現，在基 材未經刷膜處理的影像中，五環素分子分布並不均勻，高低差距大約 為4.0 nm且在影像高度差距非常固定。在基材經刷膜處理影像中則有 另一種表現，在此條件之下影像與影像切面圖可以看到五環素分子分 布較為均勻，並且高度差距約為2.89 nm左右較未經刷膜處理的樣品 為低。會產生如此不同的結果推測應為五環素分子在這兩種基材上成 長的模式並不相同所造成。若基材未經刷膜處理，推測五環素分子在 表層部分會傾向以各自獨立方式在表面上成長；若基材經刷膜處理，

在影像中會有互相連接的形貌，在切面分析時也同樣表現出分子高度 差距不大，據此推測五環素分子成長時會受到分子間作用力影像較 大，而以層狀方式成長。

圖4-16 蒸鍍五環素分子至OTS表面的AFM影像，蒸鍍時間2分鐘（a） 基材未經刷膜處理（b）基材經刷膜處理。

(a)

(b)

蒸鍍時間為10分鐘的影像（如圖4-17，(a)為基材未經刷膜處理，

(b)為基材經刷膜處理），其表面形貌也有相當差異存在，將五環素分 子蒸鍍至未經過刷膜處理基材影響結果可以觀察到樣品形貌上為山 丘狀的高低起伏滿大的形貌，若五環素分子蒸鍍至經刷膜處理過的基 材表面上形貌則相對有良好排列與高度會以層狀且平坦的分布。這些 平坦有如高原狀會互相連結在一起，相鄰個體會有互相連接的效果。

這樣的結果與蒸鍍2分鐘結果相比較，可以清楚描述出五環素在不同 基材條件下會有不一樣成長模式。在未經刷膜的基材上，五環素分子 會以各自獨立方式在表面上成長，成長模式為島狀堆疊方式，因此在 不論在蒸鍍2分鐘或是10分鐘形貌高度差異頗大，且在蒸鍍10分鐘影 像中有極深缺陷存在。另一方面，在經刷膜的基材上，五環素分子以 層狀方式在表面上成長，在蒸鍍2分鐘形貌為五環素分子依分子間作 用力成長於表層，緊接著當第一層覆蓋滿之後在繼續以層狀方式

（layer-by-layer）成長，因此在蒸鍍10分鐘的形貌顯示出高原狀的表 面。因此五環素分子在成長時會受到基材的影響甚大，在未經刷膜的 基材上五環素分子位島狀堆疊方式成長；在經過刷膜基材上的五環素 分子則為層狀方式成長。透過五環素分子有此兩種不同成長模式，可 以預期五環素分子在這兩種條件之下會有不同的性質。

圖4-17 蒸鍍五環素分子至OTS表面的AFM影像，蒸鍍時間10分鐘（a） 基材未經刷膜處理（b）基材經刷膜處理。

(a)

(b)

4.2.5 4-Phentylbutyltrichlorosilane結果

實驗採用另一種三氯矽烷化合物4-Phentylbutyltrichlorosilane（以 下簡稱4-PBTS）在二氧化矽基材上成長自組裝薄膜。浸泡時間依照 原本OTS最佳浸泡時間為48小時並且分為未經刷膜處理過與經刷膜 處理，分別取其AFM影像，其結果如圖4-18 (a)、(b)。在這兩張AFM 影像中可以發現到其結果與OTS的結果相似，同樣經刷膜處理過的表 面會相對平坦且原始較高處都會被刷膜掉。

在這兩種不同的表面上也同樣真空蒸鍍上PTC分子，其蒸鍍時間 為校正過後應為單層PTC厚度的140秒，其AFM影像如圖4-19 (a)、

(b)。由AFM影像可以看到PTC分子在未經刷膜處理過的基材上分散 在各處，其形狀為一根根石柱狀的結構，其高低差為9.057 nm，並且 可以觀察基材平面部分，這些部分與前小節所顯示的AFM影像形貌 相似。因此推測五環素分子在未經刷膜處理的基材上為島狀的成長模 式。然而經刷膜處理過的表面上PTC分子相對分佈均勻且比較平坦，

分子高低差雖然較大（10.452 nm）但分布高度較為平坦，因此亦推 測五環素分子在經刷膜處理過的基材上會以層狀成長模式形成五環 素分子層。

圖4-18 4-PBTS的AFM影像（a）無水4-PBTS溶液浸泡2天，未經刷膜 處理（b）無水4-PBTS溶液浸泡2天，經刷膜處理。

(a)

(b)

0.622 nm

0.429 nm

圖4-19 蒸鍍五環素分子至OTS表面的AFM影像，蒸鍍時間1分40秒

（a）基材未經刷膜處理（b）基材經刷膜處理。

(a)

(b)