在這裡我們討論的放光原理只有關於光激發光(photoluminescence) ［5、6］。
光激發光(photoluminescence) 是指物質吸收光子(或電磁波)後重新幅射出光 子 (或電磁波)的過程。從量子力學理論上，這一過程可以描述為物質吸收光子 激發到較高能级的激發態後返回低能態，同時放出光子的過程。光激發光是多種 形式的螢光(Fluorescence)中的一種。
光激發螢光，牽涉到一個由電磁(Electro-Magnetic) 輻射激發的系統，在分 類上是屬於光學發光的技術。當入射光(電磁輻射) 照射在試片上時，導致電子 被升高至激發態，描繪如圖2-1，典型的能帶躍遷過程。當激態電子返回初始能 態時，它會產生一個光子(能量h PL)，也可能產生許多的聲子(能量
h phonon)。由能量守恆，可將其表示為方程式(1)。
圖2-1電子躍遷圖
發光可以當做是穩態的現象，試片受到激發源影響而連續地發出光來。在前述 的過程，首先是入射光的吸收，如圖2-2，這和激發光子的波長(能量) 有關，故 材料的吸收和激發光源的波長有關。
圖 2-2 入射光吸收的可能情況
一旦吸收了入射光之後將電子激發到更高的能態，電子將會釋放到較低的能態。
在釋放中帶有不同的過程，可被分類為輻射過程(如光激發螢光)，或非輻射過程 (如聲子放射，缺陷捕捉，或歐傑效應)。
圖2-3能帶圖：(a),(b)光吸收過程與(c),(d)光激發螢光。圖(b)中指光吸收過程需要光子 和聲子。圖(c)和(d)呈現除了光子放射外(PL)，聲子的放射是會發生的，因為和光激發的長
度有關，另外，對間接能隙(d)而言，聲子的放射為了動量守衡。
一般而言，在發光產生之前，較高能量(較短波長) 激發的光子導致較多的聲 子射出。同樣地，較低的激發能量傾向導致較少的聲子射出。如果激發的能量小 於基態和第一激發態之間的能量差時，將沒有光被吸收，也就沒有光激發螢光。
前述的電子圖無法充分地解釋半導體結構中許多光激發螢光的特性。較好的解釋 是將吸收光想成價帶至導帶間的轉變。放射必需是電子從導帶的最小值移動到價 帶的最大值。對於直接能隙和間接能隙材料的光吸收情況如圖2-3(a,b) 所示。
導帶和價帶相關聯的自由載子，分別是電子和電洞。事實上，光激發螢光(如圖 2-3c,d) 可以想成是半導體中導帶的電子和價帶的電洞進行輻射復合所致。當激 發的能量小於能隙的能量時，光吸收情況將不會發生。圖2-4是典型半導體中導 帶和價帶的電子能態密度。在曲線(b) 中，一個價帶中的電子吸收一個光子後被 激發到導帶中。激發的光子可能經由聲子放射，部分釋放能量至導帶中較低能 態。之後，如曲線(a)，導帶中的電子釋放回價帶後，放出一個光子。光激發螢 光光譜可以包含介於Eg,r 和Eg,o 間的光子能量，這是由於每一個發出的光子必 須來自佔滿電子能態層與導帶最低層之間。然而光吸收情況，由於能量可以大於 Eg,o。因此，由於電子和電洞在導帶和價帶分佈的關係，我們預期用比能隙Eg 更低波長的光激發可看見發光。
圖2-4半導體材料中能量對能態密度的關係圖。圖中呈現發光(a) 與吸
收(b) 的轉變過程。
2-2 NO Probe 和 NO 反應的機制
目前醫學上測量NO濃度是採用化學發光法(chemiluminescence)， 即NO與O3結 合後，會轉變為NO2和O2並釋放出光子，機器偵測吸收光強度，可算出NO濃度。
然而此方法無法做到即時量測細胞釋放NO濃度變化，而且它還需要龐大的光學 儀器。
利用螢光顯微鏡來偵測NO是一種較新的技術，因為NO本身並不會發光，而使 用會和NO結合而改變其螢光特性的NO Probe就可以解決這個問題了。在這裡我們 將會說明一些NO Probe和NO反應的機制。
o-phenylenediamineNO Probe 是最常被使用的NO Probe。它就是使用
o-phenylenediamine 和NO作反應而命名，當o-phenylenediamine會改變其π鍵的共 振進而改變其發光特性［7-10］。
圖2-5常見的 o
-phenylenediamine NO indicators圖2-6DAF-2和NO反應形成DAF-2 triazole (DAF-2 T)
圖2-7 DAQ和NO反應變成DAQ-TZ
N N
N Zn
Cl
而ZnC1和NO的反應機制，推測為NO 跟中心Zinc 產生弱鍵 結或作用力 造成被激發的電子以其他方式釋放能量而非螢 光方式，造成其PL的下降。
圖 2-8 ZnC1 中間的 Zinc 和 NO 產生弱鍵結或作用力 而造成 PL 下降
2-3 放電紡絲(electrospinning)的原理
放電紡絲(electrospinning)是一個在20世紀初就發展出來的技術，簡單的來 說就是一種利用靜電力製造出纖維的方法［11-14］。
放電紡絲(electrospinning)的基礎是在於兼具黏著性與伸縮性的溶液。如圖 2-9當電場強度逐漸增加後，其在毛細管尖端之半球形流體表面延伸形成圓錐狀
（Conical Shape）稱之為泰勒圓錐形（Taylor Cone）；再增加電場強度，若達 到某臨界值，其靜電排斥力超過流體表面張力值時，Taylor Cone尖端之帶電荷 流體產生噴射現象，而此高分子溶液之放電噴射是一種掃塗行程，在這過程中須 使溶劑蒸發固化，留下無規則排列帶電荷之高分子奈米纖維在金屬集合器上。在 這裡黏著性與伸縮性扮演著重要的腳色，如果你的溶液並不存在著黏著性與伸縮 性的話，當排斥力大於溶液的表面張力的時候，就好像一直往氣球裡面充氣，而 使氣球爆開來一樣，只會胡亂噴出一些溶液。而如果你的溶液兼具黏著性與伸縮 性的話，就好像在輪胎扎一個洞一樣，裡面的氣體(溶液)就會連續的噴出。
圖 2-9 electrospinning 示意圖
圖 2-10 放電紡絲(electrospinning)的基本架構，由溶液、power supply 和 Collector 組成。
如圖 2-9 所示，將高分子溶液或熔融體充填入玻璃量管（Pipette）內，一邊連 接喂入注射器（Syringe），而計量泵浦（Metering Pump）連結注射器之活塞
（Plunger），使之產生固定的壓力與流量。噴射驅動力來自高壓電源，其一端 線浸沉於流體中，而高壓電源可提昇至 30kV，且可變換正或負極之裝置。若調 整流量與電場強度大小，則可控制紡絲條件。
如圖 2-11 所示，為使用固定集合器時，奈米纖維呈現隨機不規則排列之情 形；如圖 2-12 所示，則為使用旋轉盤集合器時，奈米纖維呈現平行規則之排列。
因此，不同設備條件其所生成之纖維網膜亦異，尤其是如何快速大量地、穩定地 量化之設備乃是當務之急。
圖 2-11 使用固定集合器時，奈米纖維呈現隨機不規則排列之情形
圖 2-12 使用旋轉盤集合器時，奈米纖維呈現平行規則之排列