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國立臺灣科技大學 材料科學與工程系
106年實務專題報告書
學號：B10304031
專題題目：
以同軸靜電紡絲製備核/殼奈米金粒子/黏土@聚乙烯 醇的奈米纖維膜於表面增強拉曼散射之應用
專題成員：蕭淳
指導教授：邱智瑋 教授
中華民國 106 年 9 月
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摘要
本實驗通過同軸的靜電紡絲製備核/殼奈米金粒子/黏土@聚乙烯醇的奈米 纖維膜可做成可撓式彎曲和環境友好的基材，並作為用於生物分子檢測的高靈 敏度表面增強拉曼散射(SERS)底板。再利用場發式電子顯微鏡分析(FE-SEM)、
能量色散X-射線光譜(EDS)、穿透式電子顯微鏡分析(TEM)確定奈米金粒子分布 在20~30nm。進行拉曼光譜儀系統進行分析，可對腺嘌吟(adenine)增強因子達到 1.2*106，極限濃度可高達10-9M。期望可產生三維的熱點且增加表面增強拉曼散 射的感測強度及極限濃度，並克服高成本、耗時及無法大量製造之缺點，達到有 效率生產及實際應用的目的。
關鍵詞：拉曼散射、奈米金、聚乙烯醇、靜電紡絲、黏土、核/殼奈米纖維膜
ABSTRACT
Bendable and environmentally friendly substrates composed of core/shell gold nanoparticles@Clay nanoplatelets and poly(vinyl alcohol) nanosphere hybrids were prepared by coaxial electrospinning and applied as highly sensitive surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates for bio-molecule detection. Gold nanoparticles (AuNPs) were finely dispersed in nanohybrid surfactants. The narrow particle diameter range between 20 and 30 nm was confirmed by transmission electron microscopy (TEM) measurements, and the sensitivity of SERS to adenine molecules was improved with an enhancement factor (EF) of 1.2 × 106 and detection limit concentration of 10-9 M. Therefore, the core-shell AuNPs@laponite-PVA nanospheres hybrids as SERS substrates have great potential in biosensor technology applications because they are flexible, free-standing, highly stable, large-scale, and inexpensive; further, their manufacturing process is simple and they are expected to have catalysis.
Keywords: Raman、gold nanoparticles、poly vinyl alcohol、electrospinning、
clay、core-shell
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目錄
摘要... 2
ABSTRACT ... 2
目錄... 3
圖表目錄... 4
第一章 緒論... 5
1-1 前言... 5
1-1-1 拉曼散射的理論... 5
1-1-2 黏土的結構... 6
1-1-3 靜電紡絲的原理... 7
1-2 研究動機與目的... 8
第二章 實驗方法... 10
2-1 實驗藥品與儀器... 10
2-1-1 實驗藥品... 10
2-1-2 實驗儀器... 10
2-2 實驗步驟... 10
2-2-1 製備奈米金粒子/黏土水溶液 ... 10
2-2-2 拉曼散射底板製備... 10
2-2-3 以靜電紡絲成拉曼散射纖維膜... 11
2-3 實驗示意圖... 11
第三章 結果與討論... 12
3-1 問題與討論... 12
3-1-1 不同片徑大小的黏土... 12
3-1-2 製備奈米金粒子/黏土水溶液及其穩定性 ... 12
3-1-3 玻璃基材 Drop coating... 15
3-1-4 以靜電紡絲成膜... 16
3-2 結論... 19
參考文獻... 20
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圖表目錄
Figure 1. 表面增強拉曼散射理論基礎。……….……… 6
Figure 2. 常見臨床微生物的檢測方法，先前需要長時間樣品前處理，診斷時間 相當冗長，現在以表面增強拉曼散射製作新一代的生物晶片，使時間縮短。...8
Figure 3. 拉曼散射與表面增強拉曼散射的先前技術發展。…….…………....….9
Figure 4. 掃描式電子顯微鏡(SEM)下，(a)Laponite、(b)MMT 及(c)Mica 不同倍 率下。………..…..12
Figure 5. 使用紫外-可見（UV-Vis）吸收光譜，在未添加黏土穩定的奈米金水 溶液在不同反應時間下，奈米金粒子對於紫外光的吸收度。……….14
Figure 6. 穿透式電子顯微鏡下，觀察(a)AuNPs/Laponite、(b)AuNPs/MMT 及 (c)AuNPs/Mica 不同倍率下奈米金粒子的分散情形及其粒子大小。……...…15
Figure 7. 使用製作的拉曼散射底板對 adenine 檢測拉曼散射，在 733cm-1有明 顯的特徵峰。……….….……..….16
Figure 8. 同軸的靜電紡絲的纖維膜，在(a)(b)(c)穿透式電子顯微鏡下，可看到 core-shell 的情況，外針含有奈米金粒子，中軸則為聚乙烯醇。…………...….17
Figure 9. 掃描式電子顯微鏡下，在(a)單針和(b)同軸下，低倍可觀察纖維的三 維結構，高倍則有粗糙的纖維表面，此為奈米金粒子。...18
Figure 10. 靜電紡絲的纖維膜，對濃度 10-3M 的腺嘌呤檢測表面增強拉曼散 射，紅線為使用同軸方式混合奈米金粒子製作的纖維膜，藍線為使用單軸方式 的纖維膜，黑線則是一般聚乙烯醇的纖維膜。……….19
Figure 11. 不同製程方式做出的拉曼散射底板的拉曼強度。………...….19
Table 1. 獲得奈米纖維膜的製備技術比較。………..…..7
Table 2. 不同片徑大小的黏土/奈米金粒子的各項數據。……….…13
Table 3. 對於 Au/Laponite 混合基材上 Adenine 的 SERS 訊號分析。…..….….16
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第一章 緒論
1-1 前言
1-1-1拉曼散射的理論
拉曼散射在 1928 年才由印度物理學家拉曼博士所發現，當雷射照射在物質 上產生散射的現象，是由於原子或分子吸收了光子的能量，使分子處於振動-轉 動的激發狀態，分子或原子間會發生能量轉移，使散射後的光子的頻率改變，藉 此能量散射可以檢測出特定的分子。這個技術的好處，是物質不需經特殊處理，
且光譜收集的範圍很小，而且水不容易去干擾到拉曼散射的分析，所以很常用於 檢測高分子聚合物、奈米材料、半導體等。不過在應用面上，拉曼散射的訊號小，
使得能檢測的範圍限縮，且很難去分開強拉曼散射和雷利散射，因此得到的光譜 微弱，導致測定困難。
而後表面增強拉曼散射於1974年被發現(Surface Enhanced Raman
Scattering，常縮寫為SERS)利用待測物質吸附於粗糙的金屬表面上，入射光在 金屬表面激發出表面電漿，使周圍的電場放大，進而使得散射出來的訊號增 強，至今為止已經發現超過100萬倍以上的增強，可以廣泛應用於生物、醫 藥、電化學、環境工程等領域，並可偵測各種的生物分子。其中，奈米銀粒子 是最被看好的材料，但因活性高而易氧化，使研究受限，因此本研究選用奈米 金粒子作為主要材料。奈米金粒子具有尺寸微小、大表面積、放大偵測訊號、
降低訊號背景值、增加藥物吸收、降低藥物副作用等優異的性能，將其運用於 此研究，預期能夠達到拉曼散射的訊號增強且應用於生物檢測中。
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Figure 1. 表面增強拉曼散射理論基礎。
而製作底板的方式有很多種，如化學氣相沉積、蝕刻、膠體光刻和化學還 原法，化學氣相沉積是將底板暴露在一種或多種不同的前驅物下，在底板表面 發生化學反應或化學分解來產生欲沉積的薄膜，但具有反應氣體可能具腐蝕 性、毒性或爆炸性等危險，且比表面積小、價格昂貴；蝕刻製程是將材料使用 化學反應或物理撞擊作用而移除的技術，但具有只能做小比表面積底板和成本 高昂等缺點；膠體光刻是利用曝光和顯影在光刻膠層上刻畫幾何圖形結構，然 後通過蝕刻製程將模具上的圖形轉移到所在底板上，其主要缺點在於它必須在 平面上使用，此外模具需具耐磨、高精準度等特點，製備不易；而化學還原法 是將各種溶液系統中之其它氧化態之金屬離子，利用化學方法還原成奈米尺度 大小之零價金屬粒子的方法，較環保且適用於多種金屬，還原出來的奈米粒子 也較穩定，因此本實驗選用的是化學還原法。
1-1-2 黏土的結構
黏土具有陽離子層狀結構和離子位移效應，陽離子可以在黏土水系統中交 換具有自身強大的負電荷吸附性能，可以是蛋白質、有機大分子和病毒，全部 捕獲在矽表面。黏土的陽離子交換反應是瞬間進行的，對於多價陽離子有較強 的吸引力，單位質量的黏土以交換形態保持的陽離子總量稱為陽離子交換能 力。人造黏土每100g有75meq(毫當量)，MMT和Mica則有高達120meq/100g的 交換能力。在黏土的基面上有堆積緊密的OH-基，在物理外力或熱作用下，導
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致C軸(c-spacing)的距離增加，高價數的金離子取代一價的鈉離子，且僅有微量 的pH值的依賴性，可以在奈米金粒子的製備中達到穩定及coating的作用。
本黏土的種類有很多，如高嶺土、蒙脫土、綠泥土等，自然界中所有的黏土 均以四面體及八面體以不同的方式組成。黏土廣泛用於不同的粒度。在不同的 應用中，如高嶺土和綠坡縷石已被用作抗腹瀉藥物；用於建設土壩和堤壩的蒙 脫石也可用作池塘中的絮凝劑。由於黏土具有很好的化學性質，我們使用它有 效地作為重金屬的吸附劑來穩定奈米顆粒。
1-1-3靜電紡絲的原理
靜電紡絲是一種將高分子溶液在高壓靜電場作用下形成纖維的一種方式，
施加高壓電於高分子溶液使溶液帶有電荷，在過程中產生噴射、拉伸、鞭甩、
溶劑揮發，最後形成奈米纖維沉積於收集板上。選用靜電紡絲法是因為相較於 其他製備奈米纖維的方法，此種方式能簡單快速製備出高分子纖維薄膜，且具 有最高比表面積、質量輕薄且具有彈性的奈米纖維，如 Table 1.。
靜電紡絲技術發展之歷史相當悠久，而對於靜電紡絲的技術發展以及應用 都仍是非常熱門的話題。除了因為其製程方便、快速之外，也受到近年來奈米材 料的蓬勃發展影響，使靜電紡絲連帶也受到相當大的關注。同時經由靜電紡絲 可以將許多不同的高分子都製成纖維薄膜，因此用途十分廣泛，除此之外，奈米 纖維的比表面積高，可吸附不同材料使其擁有不同的性能，也具有柔軟、強度高 等特性，因此，我們將靜電紡絲結合奈米金粒子做出可撓式的拉曼散射底板。
Table 1. 獲得奈米纖維膜的製備技術比較。
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1-2 研究動機與目的
最近幾年，環境安全及生物科學已為現今眾所矚目的焦點，尤其是表面增 強拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS)的技術，在水質檢驗上可 以檢驗出未知的分子及微生物，且有低濃度的高靈敏性。在生物醫學上，可以減 少養菌塗盤的時間，用低量的細菌達到生物檢測的標準，可以更加快速的得知 投藥的效果並分析，能有效把握投藥的黃金時間。而隨著近年來奈米製程技術 的進步，可以做出許多金屬的奈米結構，使得表面增強拉曼散射的應用可以更 加廣泛。
Figure 2. 常見臨床微生物的檢測方法，先前需要長時間樣品前處理，診斷時間 相當冗長，現在以表面增強拉曼散射製作新一代的生物晶片，使時間縮短。
如 Figure 3.所示，從 1974 年開始，因為表面增強拉曼散射的特性，可以用 以檢測微量級未知的物質，所以針對粗糙的金屬底板有許多研究。奈米銀粒子 因其高敏感性，是研發中被看好的金屬材料，但也由於其容易氧化失去活性，不 易製備，因此我們選用奈米金粒子作為我們的材料。但是，目前拉曼散射底板普 遍有共通的缺點，就是製造成本高、耗時及無法大量製造。
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近年來因綠色環保意識的抬頭，新興科技靜電紡絲也逐漸興起，靜電紡絲 所紡出的纖維膜本身隨機的奈米纖維疊成，可產生三維熱點，比一般纖維膜具 有更好的熱點效果，且靜電紡絲的纖維膜具有加工容易、比表面積大、有彈性、
成本低廉等特性，因此本研究計畫希望能結合綠色環保製程和靜電紡絲，以系 統化的方式來使用不同片徑大小的黏土穩定奈米金粒子以合成製備表面增強拉 曼散射環保底板，可用於生物感測上，對於此領域之學術研究及實際應用能有 突破性的發展與提升。
Figure 3. 拉曼散射與表面增強拉曼散射的先前技術發展。
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第二章 實驗方法
2-1 實驗藥品與儀器
2-1-1 實驗藥品
分別從 Alfa Aesar Chemical 和昭和化學工業公司獲得四氯金酸（III）(HAuCl4,
>99.5%)和檸檬酸三鈉二水合物(C6H5Na3O7, 100%)。鋰皂石(Laponite)是市面上常 見的人造黏土購買自 ELGIN 公司. 蒙脫土(MMT)由奈米科技有限公司提供。合 成氟化雲母（SOMASIFTM ME-100，購自日本 CO-OP 化學公司），待測分子 腺嘌呤則是購自 Sigma-Aldrich（99.9％純度）。
2-1-2 實驗儀器
磁力攪拌器，離心機，場發式電子顯微鏡分析(FE-SEM)，能量色散 X-射線光譜 (EDS)，穿透式電子顯微鏡分析(TEM)，靜電紡絲機，紫外-可見（UV-Vis）吸收 光譜，X 射線繞射分析儀(XRD)，界面電位分析儀(Zeta potential)，拉曼散射光譜 儀。
2-2 實驗步驟
2-2-1 製備奈米金粒子/黏土水溶液
在層狀結構黏土上穩定化的奈米金粒子製備方法如下所述。人造黏土，蒙脫土，
雲母（5ml，5wt％）在 80℃攪拌 1 小時，使其充分分散在水中，達到澎潤的效 果。在持續攪拌的情況下，加入 HAuCl4（5ml，6mM），Au+離子進行離子交換 反應插層黏土間隔中。混合後的水溶液注入檸檬酸鈉溶液（10mL，0.02M）中，
用磁力攪拌器在 60℃下連續攪拌。經過 6 小時後，溶液的顏色從黃色變為粉紅 色。可以通過紫外-可見（UV-Vis）吸收光譜證實 Au 奈米顆粒的存在，通過離 心提高含有 1mg Au 奈米粒子的 20ml AuNPs 溶液至最終濃度為 1mg / lml 的濃 度。經由 TEM 測定所獲得混合懸浮液。
2-2-2 拉曼散射底板製備
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將離心機的參數設定為 6000rpm 及 15 分鐘，使製備完成的奈米金水溶液的濃度 提高，再使用微量吸管將溶液滴到 0.5cm*0.5cm 的玻璃基材上，大約滴 10 層後 烘乾成膜，再用場發式電子顯微鏡分析(FE-SEM)、能量色散 X-射線光譜(EDS)、
穿透式電子顯微鏡分析(TEM)確定奈米金粒子分布，最後以表面增強拉曼散射 檢測生物分子腺嘌呤的極限濃度。
2-2-3 以靜電紡絲成拉曼散射纖維膜
將製備完成的奈米金水溶液利用同軸靜電紡絲成膜，其內針為聚乙烯醇，外針 為奈米金水溶液，工作距離為 15 公分，電壓為 15000 伏特，在高壓下液滴會產 生靜電，而奈米金水溶液會伴隨聚乙烯醇一起被射出成膜，利用場發式電子顯 微鏡分析(FE-SEM)、能量色散 X-射線光譜(EDS)、穿透式電子顯微鏡分析(TEM) 確定奈米金粒子分布，再以表面增強拉曼散射檢測生物分子腺嘌呤的極限濃度。
2-3 實驗示意圖
Scheme 1. 實驗示意圖
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第三章 結果與討論
3-1 問題與討論
3-1-1 不同片徑大小的黏土
本實驗使用三種不同片徑大小的黏土做為奈米金粒子的穩定劑，分別為人造黏 土(亦可稱為鋰皂石，Laponite)、蒙脫土(montmorillonite，MMT)及雲母(Mica)。
用掃描式電子顯微鏡作為鑑定黏土大小得依據，如 Figure 4.所示。人造黏土的 片徑落在 25nm，在常溫儲存下會彼此團聚成塊狀，其黏土的金屬插層的組成為 矽(Si, 26.7wt%)、鎂(Mg, 15.3 wt%)、鋁(Al, 0.1 wt%)、鈉(Na, 2.3 wt%)、鐵(Fe, 3.3 wt%)。蒙脫土在較低倍率下呈現球狀分布，其片徑約為 100nm 及其化學組成為 矽(Si, 24.9wt%)、鎂(Mg, 12.12 wt%)、鋁(Al, 0.4 wt%)、鈉(Na, 2.6wt%)、鐵(Fe, 5.8wt%)。雲母的片徑較大可達 1 微米，其化學組成為矽(Si, 31.81wt%)、鋁(Al, 9.37 wt%)、鈉(Na, 4.0wt%)、鐵(Fe, 6.6wt%)。
Figure 4. 掃描式電子顯微鏡(SEM)下，(a)Laponite、(b)MMT 及(c)Mica 不同倍 率下。
3-1-2 製備奈米金粒子/黏土水溶液及其穩定性
奈米金粒子水溶液隨反應時間顏色逐漸由原本 HAuCl4的金黃色，變成透明無色
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再變成藍黑色，再來便形成紅色的奈米金粒子溶液，奈米金粒子經過還原後，顆 粒大小達到奈米等級，因表面電漿的效應，使得其水溶液呈現粉紅色。使用三種 不同黏土穩定奈米金粒子，用紫外線光譜儀檢測因其顆粒大小變大而會產生紅 移的現象。經過 7 小時的還原 SPR 峰值不再上升則判定此溶液還原完成，如 Figure 5.所示，而其峰值數據如 Table 2.。
Table 2. 不同片徑大小的黏土/奈米金粒子的各項數據。
HAuCl4/clay platelets (weight ratio)
Au+/CEC (molar
ratio)
color Zeta potential
UV absorption
(nm)
particle size (nm)
AuNPs/Laponite
1/1 6.77 scarlet -31.9 528 27±5
1/5 1.35 cerise -49.4 526 28±7
1/10 0.68 purplish red -52.8 533 26±5
1/20 0.34 purplish red -56 528 28±5
5/1 33.84 scarlet -40.8 528 27±7
10/1 67.69 scarlet -34.3 530 26±12
AuNPs/Montnorillonite
1/1 4.23 wine red -45.7 532 32±7
1/5 0.85 wine red -46.3 529 29±6
1/10 0.42 purplish red -46.0 530 37±8
1/20 0.21 purple with
pptd -48.2 533 34±7
5/1 21.15 red -40.1 523 35±11
AuNPs/Mica
1/1 4.23 Pink with pptd -34.7 526 50±8
1/5 0.85 Pink with pptd -42.3 523 -
1/10 0.42 Pink with pptd -39.3 526 -
1/20 0.21 Pink with pptd -34.7 527 -
5/1 21.15 scarlet -33.4 527 32±7
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Figure 5. 使用紫外-可見（UV-Vis）吸收光譜，在未添加黏土穩定的奈米金水溶 液在不同反應時間下，奈米金粒子對於紫外光的吸收度。
進一步使用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀測奈米金粒子的穩定情形(Figure 6.) 在使用人造黏土穩定後，平均粒徑大小落在 27±5nm。每個奈米金粒子外包覆著 淺灰的人造黏土，以證明黏土的吸附離子的特性可以用以穩定奈米金粒子。吸 附在黏土上的奈米金粒子可以避免顆粒間的布朗運動，導致粒子碰撞聚集，產 生團聚的現象。雲母的片徑大小較大，所以無法完全的包覆奈米金粒子導致其 聚集在雲母的邊緣，顆粒大小及形狀極其不穩定。
這個差異來自於黏土基面中的層電荷所影響之鍵結強度，相鄰的黏土單體 是靠著凡得瓦爾力鍵結在一起。黏土的層電荷為負值，金屬離子的交換以靜電 吸引力鍵結。澎潤土系列例如 MMT 和 Laponite 等有相對的弱鍵結，溶在水中 極性分子如水可以進入基面使表面擴張，金屬離子得以進入基面進行陽離子交 換。層電荷較高的如雲母因為離子鍵強為非膨脹性的，四氯金酸離子無法進入 基面中，只能在 Mica 的邊緣進行還原反應，失去了穩定的效果。
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Figure 6. 穿透式電子顯微鏡下，觀察(a)AuNPs/Laponite、(b)AuNPs/MMT 及 (c)AuNPs/Mica 不同倍率下奈米金粒子的分散情形及其粒子大小。
3-1-3 玻璃基材 Drop coating
本實驗檢測了腺嘌呤為 DNA 的成份，是生命基本組成，用以表示拉曼散射底 板可用於生物檢測，藉由將溶液滴在玻璃基板上並使用水蒸發方法形成薄膜來 製造 SERS 混合基板。然後將底板浸入待測物溶液中測量吸附在 Au/Laponite 混 合基材上的待測物分子對 SERS 光譜訊號。腺嘌呤在 733cm-1及 1331cm-1的頻 帶強烈有拉曼散射的特徵峰如 Figure 7.是屬於 C-H 和 N-C 的呼吸峰。本實驗製 備的拉曼散射底板觀測其對腺嘌呤在 733cm-1的訊號可以達到極限濃度 10-9M，
增強效果達到 1.2 × 106。增強因子的計算公式為
EF =（ISERS / CSERS）/（Iref / Cref）
其中 CSERS（1.0×10-3,1.0×10-6,1.0×10-9M）表示腺嘌呤在 AuNPs/Laponite 玻璃基 板上的濃度，Cref 則為腺嘌呤粉末表示為 1M。 ISERS和 Iref 分別是源自腺嘌呤 的 733cm -1處的訊號強度。I/B 比則為 733cm -1處的訊噪比，可以用以判斷微量 檢測下分子的存在，此拉曼散射底板的訊號對腺嘌呤分子有明顯的增強效果。
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Figure 7. 使用製作的拉曼散射底板對 adenine 檢測拉曼散射，在 733cm-1有明 顯的特徵峰。
Table 3. 對於 Au/Laponite 混合基材上 Adenine 的 SERS 訊號分析。
Adenine EF1 I/B2 10-3M 3.6*105 0.43 10-6M 1.1*106 0.15 10-9M 1.2*106 0.08
1 EF=(Isers*Cnorm)/(Inorm*Csers) .
2 I/B ratio is the great one.
3-1-4 以靜電紡絲成膜
一般在靜電紡絲用於拉曼散射的金屬離子含量需較高，由於金屬離子被高分子 纖維所包覆，待測分子不易接觸到金屬粒子而失去了增強的效果。而使用同軸
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的靜電紡絲纖維可以避免這種現象，金屬粒子在纖維表面，做出殼/核的奈米纖 維除了接觸面積更展現了隨機分布的纖維達到三維熱點的效果。我們將與PVA 混合完畢的AuNPs溶液包覆較高濃度的PVA12wt%水溶液，做出同軸靜電紡絲 的纖維膜，呈現淺粉紅色。靜電紡絲過程中，一端的高壓對兩針中的溶液極 化，中軸的高濃度的PVA水溶液因為內部排斥力大於對針頭的表面張力，溶液 由針頭噴出，並將外針的奈米金水溶液帶出，經電場影響產生彎曲，奈米金粒 子在沉積效應及剪切作用下，有順向性排列在奈米纖維中。本實驗使用穩定性 較佳的Laponite作為靜電紡絲纖維膜的穩定劑使用。
由從Figure 8.的TEM圖的低倍及高倍本身有著明顯的顏色差距，中心為較深的 PVA纖維，直徑約有500nm，而外層的奈米纖維層較淺，且有奈米金粒子分 布。從Figure 9.的SEM圖顯示同軸奈米金粒子/人造黏土包覆PVA溶液的纖維 膜，是由奈米纖維隨機堆疊而成的三維結構。當放大觀察SEM圖可以看到其表 面上有許多亮點是AuNPs，我們可以清楚的觀察到AuNPs鑲嵌在PVA奈米纖維 中且突出在PVA奈米纖維表面與外界所接觸。
Figure 8. 同軸的靜電紡絲的纖維膜，在(a)(b)(c)穿透式電子顯微鏡下，可看到 core-shell 的情況，外針含有奈米金粒子，中軸則為聚乙烯醇。
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Figure 9. 掃描式電子顯微鏡下，在(a)單針和(b)同軸下，低倍可觀察纖維的三 維結構，高倍則有粗糙的纖維表面，此為奈米金粒子。
對靜電紡絲纖維膜檢測腺嘌呤，因為纖維本身的隨機的奈米纖維疊成，
可以產生三維熱點。本實驗使用低濃度的奈米金粒子做出同軸的靜電紡絲纖維 膜將纖維膜浸入待測物溶液中，可因為纖維結構對腺嘌呤快速吸收，待測物可 以更輕易的接觸到 Au/Laponite 混合基材產生較強的 SERS 光譜訊號。不同於 單針所呈現的纖維膜，金屬粒子包覆在聚乙烯纖維內，無法直接接觸待測物，
表面電漿共振的效果較不佳。從 Figure 10.可以觀察出在 733cm-1有腺嘌呤的特 徵峰值，其在 970 cm-1的位置則為聚乙烯醇的特徵峰，在 1350 cm-1聚乙烯醇 與腺嘌呤的訊號加成產生明顯的獨立峰值。紅線為使用同軸方式混合奈米金粒 子製作的纖維膜，藍線為使用單軸方式的纖維膜，黑線純聚乙烯醇的纖維膜。
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Figure 10. 靜電紡絲的纖維膜，對濃度 10-3M 的腺嘌呤檢測表面增強拉曼散射。
3-2 結論
本實驗展現出一種新興的製程方式製做表面增強拉曼散射底板，使用人造黏土 穩定奈米金粒子，並使用靜電紡絲技術做出奈米金粒子包覆聚乙烯醇的可撓式 纖維膜，分別對腺嘌呤做表面拉曼的檢測，分別可以達到濃度 10-9M 及 10-4M。
在 Figure 11.整理了不同製程的拉曼散射底板的有效增強拉曼散射訊號的能力，
使用高濃度奈米金粒子乾燥的玻璃基材有非常良好的增強效果，而殼/核的同軸 靜電紡絲製備的奈米纖維膜明顯比傳統的單軸混合奈米纖維的製備方式有著良 好的效果，跟現今所使用的拉曼散射底板，兼具綠色環保議題及可撓式的良好 性質，可再現性及生物可降解性。未來更可以大面積生產，希冀成為一種環保成 本低廉可以大量生產的替代現今所使用的生物晶片。
Figure 11.不同製程方式做出的拉曼散射底板的拉曼強度。
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參考文獻
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