第一章緒論
1-1 石墨烯簡介
石墨烯(graphenee)，如下圖所示，和石墨(graphite)類似，都是 碳原子間緊密規則排列，以 sp2 軌域鍵結形成六角角環延伸成蜂巢狀 的平面結構。而和和石墨不同的地方是在於墨烯只有一個原子層的厚 度，是一種二維材料[3]。
圖(1-1)-碳家族成員，包含零維巴克克球，一維奈米碳管，二維石墨 烯，三維石墨
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石墨烯(graphene)，命名與石墨的英文(graphite)有關。是由碳氫 原子所構成的碳-氫-碳-氫二維平面分子，因具有雙鍵故字尾以 ene 結尾。其實他就是僅單原子厚度的石墨，碳原子間緊密規則排列，以 sp2 軌域相互鍵結形成六角環，延伸成類似蜂巢狀的平面結構。
目前石墨烯的製程有方法有機械剝離法(mechanical exfoliation) 1、 氧化還原法 23、化學氣相沉積 4（chemical vapor deposition, CVD）、
磊晶成長法 5（Epitaxial growth）等，石墨烯發展至今，雖然已經可 以低成本生產，且深具實際應用的潛力，然而最大的瓶頸仍在於如何 有效率地獲得低缺陷結構的石墨烯。
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phosphorus，以及Stathis 和Fabrikanas等人使用sodium ascorbate 來還 原四氯金酸溶液來金奈米粒子。這些方法所合成出來的金奈米粒子皆 是內層由奈米金球所構成，外層則是包覆了一層帶負電荷的離子層，
所以這些金奈米粒子會因為靜電排斥而分散於溶液相中。
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由於金奈米粒子尺寸縮小、質量減輕、體積縮小、表面積增加，
使得許多物質的特性，例如光學性質、磁性、電性、導熱性等均改變 而應用性增加應用的範圍非常廣泛，如一般電腦斷層掃描(Computed Tomography)的顯影劑67、化學及生物感應器8、催化劑、生醫檢測9… 等。
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2007 年 Teruyuki Seino 等人開法利用分子束磊晶成的技術20，成 長出 GeND 的基板基片(Germanium Nanodot)，在 SEM 下觀察發現顆 粒大小約為 150~200nm , 而在 MALDI 分析上只要將樣品直接點樣於
並在表面修飾 MPA、Citrate、Cysteamine、MES 進行 MALDI 的研究 探討，發現各種氧化鋅奈米粒在濃度為 1nM 的濃度下有最好的訊號 表現，再調整 pH=7 之各種氧化鋅奈米粒子在偵測三種環糊精上都有
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良好的訊號表現，其中尤以 MPA 所修飾的氧化鋅奈米為基質有最低 的偵測極限(0,01-1.8μM)及良好的線性(R2>0.99)，進一步利用 MPA 所修飾的氧化鋅當基質也可以分析出人體尿液中泛素(insulin)的訊 號。
2009 年 Xiaoyan Che 21團隊利用 MALDI/MS/MS 利用不同基質 DHB、CHCA SA 進行三聚氰胺(Melamine)以及三聚氰酸(Cyanuric acid) 的研究探討，發現比較三聚氰胺較適合以 CHCA 為基質在正離子模 式下進行研究而三聚氰酸適合以 SA 為基質在負離子模式下進行研究，
在真實樣品方面利用添加 50μg、25μg、12.5μg 的標準品於尿液中 簡單離心前處理的方式再，可以在 MS/MS 的質譜圖中發現與標準品
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2010 年 Jeongkwon Kim23團隊在 MALDI-MS 上採用添加 Na-TFA 之 Sodiated DHB, an ionic liquid matrix of DHB-pyridine, a binary
matrix of DHB-aminopyrazine,和碳奈米管(CNT)等基質與與利用 SALDI-MS 方法採用添加 Na-TFA 在氧化鋅和金奈米為基質並搭配 μFocus MALDI Plate 偵測葡萄糖與蔗糖，在質譜圖中可發現在低分子 量區域的雜訊變小，且分析物之訊號增強，而蔗糖的訊號大多高於葡 萄糖，其中又以碳奈米管為基質可偵測到的濃度最廣且最低(3pmol)，
雖然整體的再現性不佳，但使用廣泛的基質也提供了有價值的數據對 於小分子糖類研究。
2010 年中興大學的 Chien-Chen-Lai 團隊16射技術所蝕刻出多孔 性結構的微米矽基材為樣品盤，利用其疏水的性質，能夠使點樣的樣 品能夠更集中，改善傳統樣品盤的結晶性不均勻的問題，再進一步最 佳化條件下將樣品與傳統有機雞質混和點樣偵測，成功的分析出 angiotensin I 與 B-casein peptide ,利用此實驗所製成的樣品盤訊號可 以大大提升 10~100 倍優於一般樣品盤。
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2010 年 Yinsheng Wang 團隊為第一個使用 Graphene 為 MALDI 基質偵測小分子分析物25，此團隊提出 Graphene(吸收波長為 270nm) 具有良好的雷射析收效率以本身材料良好的電子傳導性質可以有效 的使分析物脫附游離，在此團隊實驗中也證明 Graphene 確實是良好 的基質不論是在有極性的小分子- amino acids, polyamines, anticancer drugs 和 nucleosides 以及無極性小分子- steroids 都有良好的訊號表現, 進一步
2011 年 Zongwei Cai 等人26利用 Graphene Flakes 進行多種胜肽、
胺基酸、脂肪酸、核甘酸等，在比較 Glu-Val-Phe 之 peptide 發現在負 離子模式下比正離子模式下訊號強度來的好，結果發現在負離子模式
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下可分析出六種混和胺基酸、核甘酸及長碳鏈的胺基酸，並有良好的 訊號及再現性且在低分子量區域的背景訊號干擾質很小。
2011 年中國 Rui Liu27等人在比較 cysteine、4-ABT、3-MPA 修飾 在金奈米表面形成自組裝的單層薄膜，此製程方法同時間基質與基板 結合可直接點樣於薄膜上，最後發現以 Cysteine 所修飾的多孔性金奈 多孔薄膜分析環糊精分子比起另外兩種有基分子所修飾薄膜與
2,5-DHB 有更好的訊號及低背景訊號干擾質，另外使用
benzylpyridium(BP)觀察雷射能量吸收效率發現以 Cysteineu 有良好的 雷射吸收表現，在最佳化條件下可最低偵測極限環糊精為 15fmol, 也 成功分析出 50ng PEG 及 50pmol Try-Val-Pro-Met-Leu 分子。
2011 年 Chia-Chun-Chen 及 Cho-Chun Hu10等人開法利用檸檬酸 酸所修飾的 13nm 金奈米粒子，在比較不同濃度以及傳統基質 CHCA 與 2,5-DHB 分析 5-HIAA 分子標記物發現以 1 倍的金奈米粒子訊號最 好，並利用添加內標準品方式定量可以有良好的 RSD 與 5-100μM 的 線性範圍，並成功經由簡單的離心前處理方式以及標準添加法，分析 出一系列類癌腫瘤代謝物 5-HIAA、5-HTP、HTP、5-HT 在人體尿液 中的含量。
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2011 年 Jing Zang 等人利用利用 Hummer 所研發的石墨烯合成 方法為基質 28，比較一般傳統基質 CHCA 對環境荷爾蒙多環芳化合 物(PAHs)做進一步探討，發現以 r-GO 最為基質可以改善傳統基質在 低分子片段的複雜訊號，較適合做為 PAHs 的研究，研究中發現分析 物的苯環數越多，在 rGO 與分析物之前的電子有所傳遞的關係，因 此得到的訊號會越強，進一步利用固相萃取純化的方式成功分析出河 流中 Coronene 的訊號。
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1-4 研究動機
由於金奈米粒子的高面積以及導熱性的特性。已經廣泛應用在小 分子的分析，其偵測小分子區域之質譜圖更勝於一般傳統基質的效果，
但卻還是有些隱憂，相對於再現性的問題，需要尋找一個良好的訊號 點，才能有良好的再現性。
自 2010 年石墨烯就被廣泛討論應於 MALDI-MS 上，由於它製備 容易且又便宜，另外在偵測訊號也優於一般傳統基質，其由文獻得知 他有穩定的訊號表現15，是一個新穎的基質材料。
在 MALDI 的測量中，往往根據分析物的不同有不同配置樣品的 方法，例如典樣順序的不同以及調整 pH 值、添加 Buffer 的需要、適 當的基質濃度調整，需要針對不同分析物調整不同的條件，因此我們 希望可以建構出石墨烯與金奈米粒子之疊狀結構(rGO-Au)，克服金奈 米粒子上偵測訊號之不穩定，結合兩種良好的基質，提供一個好的基 板同時兼具基質的效應，讓前處理作業更方便快速同時又有良好訊號 表現的基板材料。
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