化學

在DNA重組反應中，核苷酸擔任輔助重組酵素E. coli RecA蛋白和DNA結合的重要角色，近期研究發現環狀核苷酸 Cyclic di-AMP 和Cyclic di-GMP是細菌內普遍控制複雜細胞活動的二級訊號，因此本研究運用單分子拴球實驗直接觀察單一DNA分子，以布朗運動值反映DNA長度的特性，分析環狀核苷酸參與調控後，重組酵素結合上DNA的反應速率與機制，進而了解環狀核苷酸在調節基因組穩定性的角色。 藉由分析單一種類核苷酸與混合核苷酸的實驗結果，得到兩種環狀核苷酸在重組酵素的結合反應中皆屬抑制劑，大幅降低蛋白結合上DNA的反應速率，且就結構來看，相較一般參與反應的三磷酸腺苷會增加DNA長度，新發現Cyclic di-AMP有縮短部分DNA長度的特質。 由於DNA修復主要倚賴DNA重組反應進行，因此若細菌DNA出現損壞時，加入環狀核苷酸抑制重組酵素結合上破損的DNA分子，使細菌DNA無法成功複製，達到預防細菌擴散的效果。

本研究延伸自文獻影片「奈米碳來排隊」實驗，自製奈米碳量子點（carbon quantum dots, cQD），並結合鈣鈦礦量子點（perovskite quantum dots, pQD）製程，以探討優化發光薄膜材料的合成技術與製程。目前完成的變因探討如下：（一）比較碘化鉛與溴化鉛兩種前驅物對pQD粒子成長的效應，（二）萃取不同型態cQD的溶劑效應，（三）調控cQD之添加方式，包括劑量、順序與添加時刻。製程條件的添加順序分成兩種流程：（A）方法PC（perovskite - carbon）：先有鈣鈦礦後有碳，也就是先合成pQD，期間再加入cQD，（B）方法CP（carbon - perovskite）：先有碳後有鈣鈦礦，也就是先加入cQD，再合成pQD。 為了找出pQD發光特性的優化條件，研究結果進行討論四項指標：光致發光量子產率（photoluminescence quantum yield, PLQY）、譜線半峰全寬（full width at half maximum, FWHM）、波長位移及pQD穩定度。觀察PLQY與FWHM的結果顯示：多數以方法PC添加之cQD能達優化效果，而其中又以甲苯萃取的PhMe-cQD（178.0%）與異丙醇萃取的IPA-cQD（182.6%）對PLQY提升幅度最為顯著。目前也進行市售碳化矽（SiC）與自製碳矽複合物（簡稱CSiX）的添加效應，期能找出更加優化pQD條件，發展出簡易製程但更具綠能經濟之發光薄膜原料，也提供碳循環應用之契機。

鈣及攜鈣蛋白調節酶(CaMKII)存在於大部分細胞中，研究顯示其在多種癌細胞中過度表現。苯基磺醯胺衍生物為CaMKII抑制劑的常見結構，而吲哚與靛紅是常見藥物結構，因此本研究參考文獻[1]，並擴展臨床尚未解決問題，優化此兩類衍生物以製成抗癌藥物。第一系列以苯基磺醯胺為主架構，改良文獻[1]中抑制效果最佳的化合物1，第二系列則修改吲哚與靛紅的取代基，設計出多種候選分子。初步利用分子模擬分析軟體(Discovery Studio)模擬蛋白質與藥物分子結合，考量結合能、結合方位、藥物取得及合成難易度，選定有潛力的WACY與CYWA系列結構進行合成。本實驗使用創新的步驟合成，簡易、高效率且符合綠色化學，再經核磁共振與高解析度質譜儀驗證得出高純度產物。最後根據生物檢測發現WACY-2對乳癌細胞毒性高和對於一般乳腺細胞和乳癌細胞的選擇性都較市售抑制劑KN-93佳，而WACY-6對CaMKII抑制效果為WACY系列最佳；CYWA-2, 3, 6, 7對乳癌細胞的毒性和對CaMKII抑制效果又優於KN-93與WACY系列許多。本研究成功製備出符合理論計算預期且抑制蛋白質的效果較KN-93佳的化合物，未來極具潛力作為抗乳癌的標靶藥物。

本研究製作可以容納鈉離子進出的宿主材料NaFe[Fe(CN)6]普魯士藍(Prussian blue， PB)，塗佈在鋁箔上製成陰極板，配合陽極鈉金屬板，壓製成二次鈉電池。本研究創新在於(1)使用PB 奈米微粒； (2)塗佈電極時添加鎳奈米微粒或銀奈米微粒，以協助充放電時的氧化還原反應效率； (3)陰極漿料置於 143 V/mm 電場下陰乾，推動立方 PB 以垂直於陰極板的方向排列，正向面對鈉離子的流動方向，提升鈉離子嵌入或脫嵌 PB 的效率。連續充放電循環，發現添加金屬奈米微粒或陰極板在電場下陰乾，均能有效提升電池電容量及穩定度。以 39 nm普魯士藍微粒添加 15% 82 nm 銀奈米微粒，在 143 V/mm 電場下陰乾 24 小時，電容量得以提升 3 倍，並在 50 次充放電循環後電容量未見衰退，維持在 90 mAh/g。

研究以自行研發之微小化電漿裝置，使用空氣作為主要背景氣體。電漿裝置內外電極的選用分別為不鏽鋼毛細管與銅線，並利用玻璃管作為裝置之介電質絕緣層，再以高壓產生器施加電壓至9.92 kV時，可於常壓環境產生穩定電漿。而後續探討電漿之UV光譜圖，與有機氣體通過時產生之變化，並利用FID與電漿裝置之層析圖比對，進而得出各樣品的滯留時間。本研究測試了空氣與氮氣兩種背景氣體，實驗裝置可達到1.5ng之偵測下限。研究進一步探究光觸媒與氣體之反應，發現可增強光強度訊號。電漿裝置具備微小化、價格低廉等特性，且可使用空氣作為載流氣體。

tosyl-indoly起始物是一種良好的兩性起始物，可以與雙鍵行環化反應，故本研究先使用tosyl-indoly起始物和chalcone起始物藉由鹼合成2-aryl-4-(indol-3-yl)-chromane骨架的產物，再改變tosyl-indoly起始物的親核基團，合成2-aryl-4-(indol-3-yl)-tetrahydroquinoline骨架的產物，並藉由改變取代基、溶劑、鹼和催化劑等變因，使2-aryl-4-(indol-3-yl)-tetrahydroquinoline的產率達到了97.5%，最後嘗試藉由脫去反應消除其中的掌性中心，使其具有軸手性。 產物具有三種生物活性結構：indole, chromane與quinoline，其中indole出現於生長激素與褪黑激素中，chromane出現於維生素E與兒茶素中，而quinoline出現於奎寧和塔克寧中，並且產物具有兩端基團巨大，無法自由旋轉的單鍵，使產物具有軸手性，故推測產物可以運用在醫學或不對稱催化中。

本研究提出一款新型硫化氫偵測之螢光探針，我們選用BTIC作為探針螢光主結構並藉由修飾上疊氮達成偵測硫化氫之目的。帶入設計上，利用PPH3形成與粒線體的電位差使其將探針帶進粒線體，最終進行粒線體內硫化氫之偵測與顯影。 目前本實驗已合成出螢光探針基本結構與側鍊結構，並初步檢測探針對於硫化氫的偵測能力，確認其能夠與之反應並有顯著螢光變化。另外，目前已成功接上側鍊，待純化出目標產物後將進行進一步的性質檢測，包括選擇性、靈敏性、及持久性。 最後，我們預計將探針實際進行生物顯影，做多個結構顯影的比對，確認本研究之成效。此外，我們希望此款螢光探針除硫化氫偵測外，還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

本研究利用在地取材的棋盤腳樹葉片經過高溫碳化後應用於鋰硫電池，並探討其電化學性能，並檢視其降低穿梭效應發生之成效。 利用三種不同碳化溫度探討溫度對棋盤腳樹葉結構的影響，由SEM圖中我們可以發現，隨著碳化溫度的升高，葉片表面呈現越光滑且越少雜質的樣貌，代表其碳化程度越高，導電性也隨著提升。電化學性能部分1000°C中間層在首圈0.2 C速率放電表現出1702.8 mA h g-1高電容量，而經過100圈0.2 C充放電循環後仍保有82.63%最高的電容保留率。在倍率性能部分，1000 °C中間層在1 C高電流密度下仍保有450.5 mA h g-1超高電容量，遠高於其他樣品。CV分析中可以看到1000°C中間層其還原峰重疊程度良好，且未發現較嚴重的偏移，代表其抑制穿梭效應能力較佳，且反應動力學良好。EIS分析中，1000 OC中間層具有最低的總阻抗，使鋰離子在高倍率時具有良好的導電性，是倍率性能提升的關鍵。

研究使用化學液相沉積法製作摻鋁氧化鋅(Zn1-xAlxO，x=0、2%、4%、6%)奈米線於染料敏化太陽能電池上，研究摻鋁氧化鋅奈米線之晶體結構、光學及染料敏化太陽能電池特性。結果顯示摻鋁濃度4%之氧化鋅奈米線具有最佳(002)結晶相及奈米線直徑及長度，也具有最佳太陽能參數為:開路電壓0.683V、短路電流4.56mA、填充因子52.3及轉換效率1.62%。因為鋁離子取代鋅離子時，可改變氧化鋅晶格結構降低缺陷密度，使奈米線的直徑及長度增加，提升染料的吸附量，並降低能隙使電子與電洞復合機率降低，大幅提升光電轉換效率。然而摻雜過量的鋁離子6%時反而導致晶格產生扭曲，導致晶格內缺陷密度增加。從這研究可了解摻雜鋁元素對於氧化鋅奈米線之染料敏化太陽能電池影響，未來希望能研究其他參數進而改善染料敏化太陽能電池之發電效率。

二氧化碳在大氣濃度中不斷飆升，進而加劇溫室效應。該如何降低二氧化碳的汙染成為一個重要的議題，而其中將CO2RR有很好的發展，運用電化學將二氧化碳經過金屬觸媒進行還原反應，得到的產物可以做為燃料電池的燃料來源或化工原料…等許多應用，被視為將來很有潛力的環保科技。 然而以銅做為觸媒雖然可以獲得多樣的產物，卻缺乏選擇性，因此我們決定以銀作為輔助，製作雙金屬觸媒，進行改善。 本實驗合成核殼結構的銅銀奈米粒子，並以碳黑作為載體，來製作金屬觸媒，可以防止銅在反應過程中氧化，並同時保留兩種金屬的特性。我們開始思考還原溫度如何影響雙金屬觸媒的生成，進而影響產物的選擇性。我們計劃以油胺油酸法合成銅銀金屬觸媒，改變溫度條件，並嘗試不同的金屬比例，尋找提升效率的最佳反應條件。