緒論

第一章 緒論

1-1 前言

各種材料可以依導電性分為導體、半導體和絕緣體，那「超導」

材料不就是指導電性超越導體的材料，真的有這種材料？當許多人聽 到超導體時，一定都會抱著疑問的態度思考著，真的有這種近乎在沒 有電阻下流通電流的材料？

荷蘭萊登大學的歐尼斯（Heike Kamerlingh-Onnes）教授團隊首先 在1911年發現，將汞(Hg)降溫至4.2 K時，電阻突然降低至近乎零（當 時受限於量測裝置的精準度，電阻值在十萬分之一歐姆以下就無法量 測）。

當時歐尼斯教授團隊的每個人對這結果都感到訝異，也抱持著懷疑 的態度。經過反覆的實驗，並詳實地檢查儀器沒有損壞，確認數據資 料無誤後，終於發表了這令人振奮的結果，並取名為「超導性」，而 具有超導性的材料就稱為「超導體」。歐尼斯教授在1913 年因這項 成果獲得諾貝爾物理獎。

1-2超導特性

超導體是指「導體的電阻為零」的現象，雖然超導體得在低溫才可 作用而使發展受限，但其高能量密度、省能源、高靈敏度等特性仍是 其他材料無法比擬的。當溫度低於其超導轉變溫度(或稱臨界溫度，

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Critical Temperature，Tc)時，它具有以下兩種特性零電阻以及反磁性。

一、零電阻

是指電流流通時無阻力的現象，也就是產生永久電流(persistent current），但在超導體內引發的電流，有其上限(稱臨界電流)，超過 此上限，超導態立即消失。當溫度高於其Tc 時，超導體表現出一般 導體或半導體之特性，此時仍有電阻產生；但溫度降至Tc 以下時，

電子在結構中運動完全不會受到晶格之影響，亦即電阻完全消失，此 種現象即稱為零電阻(Zero Resistance)。

二、反磁性

是將超導體放入磁場中，會將其內部的磁場完全排除，其內部磁通 量(magnetic flux)保持為零。因此，若將一超導體放在一個普通的磁 體上方，則會因排斥作用而懸浮在空中。超導體在溫度高於其Tc 時，

其外加磁場可自由穿過其內部，亦即超導體內部可有磁場存在；但溫 度低於Tc 時，則超導體內之磁場便全被排出其內部，成為一零磁場 狀態，即為反磁性(Diamagnetism)。此現象於1933 年為Meissner 發現，故稱為Meissner 效應。

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1-3 研究背景

人體的血液蛋白質組成成分十分複雜，但血液中許多微量蛋白質組 成的變化，卻能作為健康狀況的指標，所以能有效且快速地鑑定出這 些微量蛋白質的變化，就有助於疾病的早期診斷，並達到早期治療的 目的。而 C-反應蛋白(C-reactive protein ,CRP)是目前應用最普遍的。

近年來臨床研究顯示：高敏感性 C-反應蛋白(High-sensitivity

CRP,hs-CRP)可以做為心血管疾病風險之預測指標，以小於 1 mg/L、

介於 1 至 3 mg/L 以及大於 3 mg/L 三種，分別代表了低、中、高三個 不同的危險族群，藉由這樣的篩檢，做更積極的預防及治療，或許可 以降低心血管疾病的發生。另外 CRP 值高的人罹癌機率較一般人高 出了 30 個百分比，因罹癌而辭世的人更是高達 80 %，因此在臨床診 斷上能夠敏感且準確的檢驗出微量的 CRP，令我們相當關心。

如今現代社會的醫療發展，對醫學的診斷技術已經發展成熟，如可 用電腦斷層攝影、核磁共振掃瞄、血管攝影、肝穿刺、等技術，可提 升醫學的品質，但此幾種檢測方式價格高且傷害人體，因此本實驗研 發低成本，且對人體無害又簡單的檢測方法，但市面上以有公司在製 造交流磁化儀的量測系統，由於此系統只能檢測到高濃度的變化量，

無法檢測到極低的濃度變化，所以本實驗把交流磁化率結合了超導量 子干涉元件(SQUID)來量測極低濃度的變化量，由於超導量子干涉元

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件這元件可以量測到。

1-4 研究動機

為了尋找更有前瞻性身體產生的變化，本實驗使用C-反應蛋白 (C-reactive protein ,CRP)來觀察細胞的變化 ，因此為了研究C-反應蛋 白(CRP)磁性粒子的變化，實驗使用交流磁化率的儀器去檢驗C-反應 蛋白不同濃度的變化量，由於高溫超導量子干涉元件是一種非常靈敏 的感測元件，對磁場的變化量非常靈敏，可偵測到femto-tesla的數量 級

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