第一章 緒論
1-1 奈米碳管的起源與基本性質
奈米碳管（Carbon Nanotubes，簡稱 CNTs）最早於 20 世紀中期 即有雛形，而直至 1991 年由日本飯島澄男博士（Ijima Sumio）經由
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目前奈米碳管多以電弧放電法（Electric arc-discharge method）、
雷射蒸發法（Laser ablation）與有機化學氣相沉積法（Organic chemical vapor deposition）合成(3)。在這些方法中，除電弧放電法外，多須以 奈米金屬顆粒作為催化劑，因此所合成出的 CNTs 多含有金屬，黏附 於奈米碳管頂端或底部，但不論以何種方式，所得的碳管多含有雜 質，因此須經如圖 1-2 所示的純化流程(4)予以清洗與純化，其中加熱 氧化主要是將非晶形碳去除，酸回流則是藉由非氧化酸去除殘存金屬 顆粒，至於加熱退火則是去除奈米碳管結構上的缺陷。
圖 1- 2 一般純化奈米碳管的流程圖。
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1-3 磁性物質基本特性與分類
一般而言，物質都具有磁性，惟因電子排列與結構不同，磁性有 所差異。當物質被置於外加磁場 （H）下時，其磁化強度（M）會發 生變化，可以公式 M = χH 描述，其中 χ 為磁化率（magnetic
susceptibility, χ），代表物質磁化難易度。磁性物質可區分成弱磁性物 質與強磁性物質(16,17)，如圖 1-4 所示。
圖 1- 4 磁性物質分類。
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與順磁性物質不同之處是若在尼爾溫度（Neel temperature, TN）以下，
磁化係數隨溫度降低而減小，若在尼爾溫度以上，則磁化係數隨溫度 升高而減小，與外加磁場無關，過渡元素的鹽類及化合物，如 FeMn、
IrMn、CrO、CoO 等均屬反鐵磁性物質。
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[2] 強磁性物質
此類物質受外加磁場影響後，即使外加磁場變成零，本身仍具有 磁化強度，可再細分成以下兩類：
(a)鐵磁性（Ferromagnetism）物質：磁化率隨磁場增加而增加，數量 級高達 104。內部有規則磁矩排列，磁化與磁滯是鐵磁性物質的重要 特徵，鐵、鈷、鎳即屬此類物質。
(b)亞鐵磁性（Ferrimagnetism）物質：磁化率也隨磁場增高而增高，
只是磁化率較小。
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技術觀察含鈷奈米團簇的奈米碳管形貌並分析其電流與電壓關係。雖 然如此，在室溫下具光磁轉換特性的奈米碳管至今則尚未被報導。
13 進行 metal-to-ligand charge transfer（簡稱 MLCT）。因其激發態半生期 長，量子效率高，又具有四對可逆的氧化還原對，故在光誘發下可作
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SnO2與 GC 電極表面。在 2011 年，Piper(42)利用電沉積法在水溶液中 將 [Ru(bpy)2(apb)]2+（其中 apb 為 4'-(4-aminophenyl)-2,2'-bipyridyl) ） 修飾在碳電極上，藉以分析 2-(dibutylamino)ethanol，偵測極限可達 10-8 M。再者，Reuillard(43)於 2014 年合成出[Ru(PhQ)2(bpy-pyrrole)]2+
（其中 PhQ 為 bis(Phendion)），並利用電聚合法將之固定在含有多層
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AFM 影像分析多以接觸式（Contact mode）(51-52)、非接觸式
（Non-contact mode）(53-54)以及輕敲式（Tapping mode）(55-58)進行。除 此之外，亦可以導電探針(63-66)與具磁性探針(50,59-62)進行導電模式
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（Phase shift，）即可藉以成像，並得知待測物的磁力。
圖 1- 6 探針與待測物間作用力與距離間關係之示意圖。
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1-7 光敏劑特性與應用
(67)物質吸收特定波長的光子時，分子內的電子可因而躍遷至較高能 階，成為激發態。這些被激發的電子也會以輻射與非輻射形式釋放能 量，回到最低能量狀態，達到穩定狀態，如圖 1-7 所示。
圖 1- 7 分子受到激發時產生的電子轉移與能量轉移路徑示意圖。其 中，VR 為振動鬆弛(vibrational relaxation )；IC 為內轉換(internal conversion)；ISC 為系統間跨越(intersystem crossing)。
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根據上述機制，我們可利用分子激發光譜與放射光譜，估計電子 從基態的最低振動態躍遷至激態的最低振動態間時所需能量，即 0-0 band transition，如圖 1-8 所示。
圖 1- 8 (A)吸收光譜與螢光放射光譜關係圖；(B)電子能階及躍遷路徑 示意圖。
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1-8 研究動機
有鑒於 5-胺基菲羅啉、含釕化合物與奈米碳管的特質，本論文因 此以 5-胺基菲羅啉作為配位基合成出含釕化合物，再藉由 5-胺基菲 羅啉結構上的胺基，將含釕化合物固定於碳管上，以製備出可在室溫 環境之下具有光磁轉換特性的奈米碳管。我們相信此研究應有助於開 發光磁元件與新型多功能奈米材料。
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