3-1 實驗流程
圖 3.1 實驗流程圖。
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3-1-1 實驗藥品
1. 苯乙烯(Styrene々CH2CHC6H5)
純度 99.6 wt%，廠商 Sigma-Aldrich，型號 202-851-5。
2. 中性氧化鋁粉 (Aluminiumoxid々Al2O3)
廠商 Macherey-Nagel ，型號 815020.1，particle size 70-230 mesh。
3. 過硫酸鉀(potassium persulfate，K2S2O8)
純度:99.4 wt%，廠商 J.T-Baker，型號 3238-01。
4. 乙醇(Ethanol々C2H5OH)
純度 99.9 vol%，廠商 Sigma-alorich，型號 32221。
5. 硝酸鋅(zinc nitrate，Zn(NO3)2〃6H2O)
純度 99.7 wt%，廠商 J.T.Baker，型號 4344-01。
6. Perfluorodecyltriethoxysilane(FAS-17)
純度 97 wt%，廠商 Alfa Aesar。分子結構如下:
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3-1-2 實驗儀器
1. 掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope々SEM)
掃描式電子顯微鏡(JEOL LSM-6700)主要用於觀測材料的表面形貌。在本 實驗中，為增加導電度，會先將試片濺鍍上白金以利觀測々加速電壓為 15 kV，放射電流為 10 mA。
2. X 光繞射儀(X-ray Diffractometer)
X 光繞射儀(Bede-D8)用來量測不同電壓下製備的氧化鋅反結構之成分 及其結晶性。
3. 紅外光光譜顯微鏡(FTIR Spectrometer)
紅外光光譜顯微鏡(Hyperion 2000, Bruker)用於觀測膠體晶體及反蛋白 石結構之光子晶體特性。量測光源為 CaF2，量測波段由 900nm~ 25μm，
透過顯微鏡可做微區分析(30×30μm)，並以鋁片的反射光譜作為參考值，
將量測到之反射光譜作標準化。
4. 電濕潤量測儀
由一組變焦鏡頭、平行光源和光學三軸平台所組成，用於微液滴與表面 接觸角側拍模式。裝置示意圖如 3.2 所示。
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圖 3.2 EWOD 量測儀器示意圖。
5. 光激發螢光光譜儀(Photoluminescence々PL)
Kimmon IK Series He-Cd Laser (325nm)進行光激發光的分析。透過 PL 光譜儀測量氧化鋅反結構內部的缺陷數量。藉由特定激發光波長的判斷，
可計算材料具備的能階大小及缺陷多寡。
6. 表面電位及粒徑分析儀
由 Malvern Zetasizer Nano Zs 與 Beckman Coulter 型號 Delsa Nano C 進行 檢測分析膠體懸浮液的 Zeta 電位。
7. 電化學分析儀器
Jiehan 5600 Electrochemical Workstation，進行三極式的定電位電鍍沉積 及線性伏安掃描。
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3-2 聚苯乙烯微球的合成
本實驗採用無乳化劑的聚合方式合成 PS 膠體粒子。首先將 300 mL 去 離子水預熱至 65 C，調整攪拌棒轉速至 260 r.p.m，並全程通入氮氣。接著 加入 0.25 g 碳酸氫鈉，攪拌 10 分鐘後，再加入已去除抑制劑(利用氧化鋁粉 吸附抑制劑)的苯乙烯單體 40 mL，攪拌 1 小時後，加入 0.25 g 過硫酸鉀，
反應全程在通有氮氣的氛圍下，保持無氧環境持續反應 18 小時後，將溶液 離心純化，即可得到粒徑大小為 720 nm 單一粒徑標準差為 33 nm 的 PS 微 球。
圖 3.3 合成 PS 微球的儀器裝置圖。
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3-3 電泳自組裝聚苯乙烯微球
以 99.5 vol%酒精為溶劑，配製濃度為 5 g/L 的 PS 球懸浮溶液。工作電 極為鍍有 ITO 的導電玻璃(電阻 = 7 Ω/□，尺寸為 1×1 cm2)，相對電極為不 銹鋼片，電泳裝置如圖 3.4 所示。以外加直流電定電位方式電泳，電場為 3 V/cm，於室溫下電泳沉積 8 分鐘。電泳沉積完成後，將試片取出並置於室 溫下自然乾燥 10 分鐘，即可獲得排列整齊的 PS 膠體晶體。
圖 3.4 電泳自組裝膠體晶體裝置圖。
3-4 電鍍氧化鋅
配製以水為溶劑，濃度為 0.05 M 的硝酸鋅電鍍液。電鍍前，先將電泳 所得的 PS 膠體晶體以 95 C 燒結 1 小時。將燒結後的試片浸泡至乙醇和水 濃度比為 1:4 的混合溶液中 20 秒後，放入電鍍液中，以鋅板為相對電極，
Ag/AgCl 為參考電極，PS 膠體晶體為工作電極，實驗裝置圖如圖 3.4 所示，
並施以-1V 的電位在水浴槽的環境下進行電鍍，電鍍溫度為 65 C，電鍍完 成後，將試片以去離子水清洗，置於烘箱中烘乾，乾燥溫度為 50 C。
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圖 3.5 電化學沉積氧化鋅裝置圖。
3-5 移除聚苯乙烯微球
將乾燥後的氧化鋅-膠體晶體試片放入 250 C 的高溫爐中，燒結時間為 1 小時，取出後浸泡到乙酸乙酯溶液中 3 小時，即可將 PS 球完全移除，獲 得氧化鋅反蛋白石結構。
3-6 表面疏水處理
本實驗使用疏水物質 FAS-17。以甲醇為溶劑，配製濃度為 1 wt％的疏 水溶液。將製備好的氧化鋅反結構放入溶液中，於室溫下浸泡 10 小時，取 出後置於 100 C 的烘箱中乾燥 1 小時，即可將含氟疏水物質以單分子層自 組裝的方式修飾至 ZIO 結構之表面。
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