4-1 金奈米島狀薄膜
金奈米島狀薄膜分析
使用二次生長晶種方法製備金奈米島狀結構薄膜，首先將金離子還原並在 玻璃基材表面上。一開始先加入 3mM 的四氯化金酸溶液，接著利用硼氫化鈉 將金離子還原成零價的金奈米粒子狀態，此時玻璃基材表面有一層淡淡的紫色，
表示成功金離子成功還原成零價的金奈米粒子狀態並且形成晶種附在玻璃基 材表面上。第二次長晶，於液相中生長金奈米粒子，利用羥胺為還原劑將四氯 化金酸溶液中的將金離子再次還原並藉由晶種持續長大在玻璃基材表面形成 奈米島狀結構薄膜，如圖 26。
圖 26 金奈米島狀薄膜照片及掃描式電子顯微鏡圖
四氯化金酸加入氨水，pH 值為鹼性大約在 10.5 左右，是金奈米粒子的成 長在整個製備過程為一個重要的步驟。此時氯離子與胺官能基置換，形成 Au(NH3)2(H2O)2-X(OH)X(3-X)+的錯合物。在鹼性環境下，陽離子會沉積在帶負電 的基板上。之後使用硼氫化鈉將金離子還原至零價金原子。
36
400 600 800 1000 1200
0.1
wavelength (nm) Au250-5mins
Au500-5mins Au750-5mins
37
圖 28 反應時間、溫度對奈米島狀薄膜 SEM 圖
在固定反應溫度下，設定不同生長時間，分別為5 分鐘、10 分鐘、15 分 鐘。於 UV-Vis 光譜中，發現隨著生長時間的增加，吸收值也上升。其吸收也 有紅位移現象。
圖 29 不同反應時間之 UV-Vis 圖譜
400 600 800 1000 1200
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4
abs. (A.U.)
wavelength (nm) Au500-5min-30C
Au500-10min-30C Au500-15min-30C
38
4-2-3 反應位置對奈米島狀薄膜之影響
如圖 30，切取玻璃片上不同反應位置生長金奈米島狀薄膜。在 SEM 影像 中，可以觀察到奈米島狀結構與玻璃片位置無關。且同時可以觀察到奈米金粒 子均勻在玻璃片上反應。
圖 30 不同反應位置之薄膜 SEM 圖
4-2-4 修飾不同的硫醇對奈米島狀薄膜之影響
如圖 31，取浸泡不同硫醇之玻璃片，在 SEM 影像中觀看金奈米島狀薄膜。
可以觀察到浸泡不同硫醇之玻璃片，不會破壞金奈米島狀薄膜結構。且同時可 以觀察到奈米金粒子均勻在玻璃片上反應。
圖 31 修飾不同硫醇之 SEM 圖
39
4-3 金奈米島狀薄膜之螢光增強測試 4-3-1 螢光增強對照組條件
為找尋偵測範圍，測試螢光分子streptavidin-IR800 濃度。由圖 32 得知當 加入螢光分子(streptavidin-IR800)的濃度高於 6.4μg/mL，螢光強度不再提升，
表示達到biotin 量。此後，後續實驗之 streptavidin-IR800 濃度定為 0.1μg/mL，
其螢光分子可以完全與biotin 鍵結。
圖 32 不同 streptavidin-IR800 濃度對螢光值的影響
測試不同streptavidin-IR800 與 biotin 的反應時間，分別為 2 小時、1 小時 以及 30 分鐘。由圖 33，實驗結果發現 30 分鐘還沒完全反應完，因此實驗時 間提高至1 小時，而反應 2 小時的螢光值並沒有明顯升高，即表示 1 小時即反 應完。後續反應之實驗時間定為1 小時。
10-1 100 101
101 102 103 104
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL) control
40
10-2 10-1
102 103 104
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL) 2hr
1hr 0.5hr
圖 33 對照組的不同反應時間對螢光值的影響
由於biotin 和 streptavidin 有很強的作用力，但不同溫度的 streptavidin-IR800 與 biotin 的反應速率不同。如圖 34，在較高溫 37℃下其所測得之螢光
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL) Au-37C
Au-25C Au-10C control
圖 34 生物素與 streptavidin 不同反應溫度圖
41
4-3-2 前驅物濃度不同的螢光增強測試
金奈米島狀薄膜，四氯化金酸溶液濃度的不同，島狀大小和間隙也不同。
因此島狀和間隙的比例不同，也因此會影響到螢光強度。其濃度分別為250μM、
500μM 以及 750μM。實驗結果發現 500μM 以及 750μM 較亮，因此實驗時間 定為500μM，而相較之下 750μM 的螢光值並沒有明顯升高。
0.01 0.1
10 100 1000 10000
control Au250-11SH Au500-11SH Au750-11SH
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL)
圖 35 前驅物濃度不同的螢光增強
如圖36，在固定時間下，透過不同濃度的四氯化金酸生長，分別為 250μM、
500μM、750μM。於螢光強度分析中，500μM 的奈米玻璃片其螢光倍率為 247 倍為最高，但750μM、前驅物濃度雖然增加但螢光倍率卻略微下降。因此此後 實驗測試以500μM 為基準。
42
Grain Size (nm)
Gap (nm)
Grain Size/Gap Fluorescence enhancement
250 80±31 39±11 2.5 101
500 95±28 27±16 3.1 247
750 110±37 21±14 3.9 238
表格 2 不同四氯化金酸濃度顆粒大小與間隙大小
101
247 238
0 100 200 300
250μM 500μM 750μM
Fluorescence enhancement
Concentration
43
4-3-3 金奈米島狀生長溫度、反應時間的螢光增強測試
測試金奈米島狀薄膜生長溫度，分別為10℃、20℃、30℃。接著測試反應 生長溫度對螢光值的影響。比較反應生長溫度的螢光值，可以得知反應溫度於 30℃時，螢光值較高，因此此後實驗以 30℃為生長溫度。
0.01 0.1
10 100 1000 10000
control Au500-10C Au500-20C Au500-30C
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL)
圖 37 不同反應溫度對螢光值的影響
將金奈米薄膜表面修飾硫醇然後依序接上8arm-PEG-NH2、生物素，使得 可以接上更多的螢光物質streptavidin-IR800。因為 biotin 和 streptavidin 有很強 的作用力，因此在多功能檢驗用 16 孔盤點上不同濃度的 streptavidin-IR800，
並檢測金奈米薄膜螢光增強，取決於金奈米薄膜的生長條件。
44
control Au500-5min Au500-10min Au500-15min
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL)
圖 38 不同反應時間之 streptavidin-IR800 螢光值
252 242
0 100 200 300
5min 10min 15min
Fluorescence enhancement
Growth time
45
4-3-4 表面修飾不同硫醇的螢光增強測試
修飾16-Mercaptohexadecanoic acid，螢光分子的分布是在島與島之間和 島表面。修飾11-mercapto-1-undecanol，螢光分子的分布是在島與島之間。比 較不同末端官能基螢光值。從圖40 中，可以得知以 11-mercapto-1-undecanol 作修飾之螢光值達到最高。
control
Au500-16SCOOH Au500-6SH Au500-11SH
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL)
圖 40 奈米島狀薄膜修飾不同硫醇的 streptavidin-IR800 螢光值
從41 圖中，可以得知相對其他兩種硫醇修飾方式而言，以 mercapto-1-undecanol 作修飾之螢光值達到最高，256 倍。因此，此後實驗測試以 11-mercapto-1-undecanol 作修飾基準。
圖 41 修飾不同硫醇的螢光增強倍率
227 233 256
100 200 300
Fluorescence enhancement
Thiol
46
4-4 金銀合金奈米島狀薄膜 金銀合金奈米島狀薄膜分析
圖 42 金銀合金奈米島狀薄膜照片和掃描式電子顯微鏡圖
在金薄膜之上製備一層銀結構薄膜形成金銀合金奈米島狀薄膜。在液相溶 液中生長銀奈米粒子，利用葡萄糖為還原劑將硝酸銀中著銀離子還原並藉由晶 種持續長大在玻璃基材表面形成金銀合金奈米島狀結構薄膜。
因此本論文期望透過以上還原性質，通過金銀溶液各自的不同生長時間、
不同反應濃度以及不同環境溫度……等。希望製作出最理想金銀合金奈米島狀 薄膜，藉此來達到螢光增強最大化。
47
400 600 800 1000 1200
0.5
wavelength (nm) Au500-Ag250
Au500
48
4-6 合金奈米島狀薄膜之螢光增強測試
將金銀合金的奈米薄膜表面修飾硫醇並依序接上8arm-PEG-NH2、biotin 後，
因為biotin 和 streptavidin 有很強的作用力，使得螢光物質 streptavidin-IR800 可 以接上。
檢測不同濃度的螢光值，在穩定性高的金奈米薄膜上多生長一點銀奈米粒 子增加表面電漿共振以及金屬增強螢光。如圖45，比較不同奈米薄膜玻璃片，
於螢光強度分析中，合金奈米玻璃片其螢光值明現相較純金的奈米玻璃片優異。
0.01 0.1
10 100 1000 10000
control Au500
Au500 + Ag250
Fluorescence Intensity
Concentration (g/mL)
圖 45 比較不同薄膜之 streptavidin-IR800 螢光值
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nano-film (min)
Grain Size (nm)
Gap (nm)
Grain Size/Gap
Fluorescence enhancement
Au500 94±27 29±18 3.2 261
Au500 Au500 + Ag250
Fluorescence enhancement
nano-island film
50