化學

本研究成功以水熱法在 110°C 下合成了約3.90 nm 大小的ZrO2量子點（QDs）。此設計的ZrO2 QDs 能隙為5.03 eV（波長λ < 300 nm），在可見光和紫外光範圍內無明顯吸收特徵，呈現高度惰性和穩定性，適合應用於抗紫外線塗層或顏料。而ZrO2 QDs 表面豐富的氧空位與不同溫度下的CO₂轉化率及CO/CH₄產物選擇性相關。氧空位為帶部分正電的酸性活性位，CO2作電子受體為路易士酸。經氧氣環境加熱處理後的ZrO2 QDs 能提高CO2轉化率且在低溫條件下選擇性較高能促進電子轉移生成CH₄（每分子8e⁻ 轉移）。不同金屬簇（如Fe、Ni、Co和Cu）表面修飾後，Fe-ZrO2 QDs 被證明為最佳催化劑，低溫下更有效促進CH₄生成，且優於ZrO2 QDs。這顯示Fe與ZrO2間存在顯著的強金屬-載體相互作用（SMSI），提升Fe捕捉CO₂分子的能力。此特性突顯ZrO2於碳減排技術的潛力，能有效將CO₂轉化為可再利用的碳基燃料或化學原料，為減少溫室氣體提供實用解決方案。

可再現醫療效益之腸道益生菌關鍵分子是重要蛋白質，蛋白質純化極重要但傳統方法費時耗力，導致發展腸道益生菌保健食品的成本很高。本研究取用助於改善糖尿病和血脂異常的腸道益生菌 Akkermansia muciniphila 外膜蛋白Amuc_1100為樣品，先以傳統方法開發純化製程，利用親和性層析和離子交換層析找出純化臺灣本土菌株isolate 02和國際標準菌株BAA-835之條件及其差異，確認純化蛋白質可維持3日穩定。本研究進行AlphaFold 電腦模型預測蛋白質結構並進行蛋白質序列分析，發現蛋白質本身結構和電性不同才導致isolate 02和BAA-835純化製程條件有所差異。本研究提供全新展望，透過人工智慧將蛋白質結構對應到合適製程，大幅減少研發純化條件的時程，完善蛋白質純化方法學，並得到可量產且品質穩定的純化蛋白質。未來將選用其他臺灣本土 Amuc_1100樣品以擴大驗證及建立蛋白質結構與純化製程資料庫。

本研究使用牛血清白蛋白（BSA）、穀胱甘肽（GSH）、金離子合成金奈米螢光團簇，並修飾上葡萄糖氧化酶（GOx）。此金奈米團簇上的葡萄糖氧化酶與葡萄糖反應，製造出過氧化氫，改變金奈米螢光團簇表面特性使螢光強度減弱，偵測葡萄糖濃度。 本研究探討不同條件金奈米團簇和不同濃度的葡萄糖反應，知道此材料可檢測到最低濃度的葡萄糖，且金奈米團簇在血液中對葡萄糖具有專一性，可穩定進行血糖檢測。另外，與不同濃度的人體血清樣本反應，發現血清濃度越高的螢光訊號下降明顯，因此可知修飾上葡萄糖氧化酶的穀胱甘肽輔助之牛血清白蛋白金奈米團簇（BSA/GSH-Au NCs）可用於人體血糖檢測。本研究開發出靈敏、快速、穩定的葡萄糖檢測材料，並期待未來能運用於實際的人體血糖檢測上。

本實驗研究常見除草劑「固殺草」的降解與檢驗，同時利用各種物質與方法嘗試消除農藥，並尋找消除農藥「固殺草」的最佳方法。 本研究發現：藉由產生「親核取代反應」(Nucleophilic substitution) 能有較佳的消除農藥效果，並且當環境物質含有越多量的胺基酸與維生素時，其消除農藥效果也越好。 根據實驗結果，我們利用環境中易取得的物質，自製簡單、便宜的農藥消除劑，用來協助農民與一般民眾消除農作物上殘存的農藥，並根據實驗結果可以在極短時間內去除99%以上的農藥殘留，期望幫助民眾遠離農藥的毒害。

本研究成功以水熱法在 110°C 下合成了約3.90 nm 大小的ZrO2量子點（QDs）。此設計的ZrO2 QDs 能隙為5.03 eV（波長λ < 300 nm），在可見光和紫外光範圍內無明顯吸收特徵，呈現高度惰性和穩定性，適合應用於抗紫外線塗層或顏料。而ZrO2 QDs 表面豐富的氧空位與不同溫度下的CO₂轉化率及CO/CH₄產物選擇性相關。氧空位為帶部分正電的酸性活性位，CO2作電子受體為路易士酸。經氧氣環境加熱處理後的ZrO2 QDs 能提高CO2轉化率且在低溫條件下選擇性較高能促進電子轉移生成CH₄（每分子8e⁻ 轉移）。不同金屬簇（如Fe、Ni、Co和Cu）表面修飾後，Fe-ZrO2 QDs 被證明為最佳催化劑，低溫下更有效促進CH₄生成，且優於ZrO2 QDs。這顯示Fe與ZrO2間存在顯著的強金屬-載體相互作用（SMSI），提升Fe捕捉CO₂分子的能力。此特性突顯ZrO2於碳減排技術的潛力，能有效將CO₂轉化為可再利用的碳基燃料或化學原料，為減少溫室氣體提供實用解決方案。

量子運算發展日新月異，人類對上網溝通保密的需要與日俱增。市場已有量子資訊加解密所需的金鑰分配系統(QKD)搭配機密資料保險庫(Archive)。然實體金鑰因其安全性，不可或缺。本文探討以製備含鐵、鎳過渡金屬錯合物，利用含 X 光繞射儀等設備檢測、分析其結構與相變。並研析將該錯合物作為分子開關裝置，導入半導體製程，應用於研發上述金鑰之可行性。

可再現醫療效益之腸道益生菌關鍵分子是重要蛋白質，蛋白質純化極重要但傳統方法費時耗力，導致發展腸道益生菌保健食品的成本很高。本研究取用助於改善糖尿病和血脂異常的腸道益生菌 Akkermansia muciniphila 外膜蛋白Amuc_1100為樣品，先以傳統方法開發純化製程，利用親和性層析和離子交換層析找出純化臺灣本土菌株isolate 02和國際標準菌株BAA-835之條件及其差異，確認純化蛋白質可維持3日穩定。本研究進行AlphaFold 電腦模型預測蛋白質結構並進行蛋白質序列分析，發現蛋白質本身結構和電性不同才導致isolate 02和BAA-835純化製程條件有所差異。本研究提供全新展望，透過人工智慧將蛋白質結構對應到合適製程，大幅減少研發純化條件的時程，完善蛋白質純化方法學，並得到可量產且品質穩定的純化蛋白質。未來將選用其他臺灣本土 Amuc_1100樣品以擴大驗證及建立蛋白質結構與純化製程資料庫。

2023年聯合國氣候變遷大會（COP28）決議 2050年淘汰化石燃料。2022年聯合國環境大會制定從源頭減少塑膠垃圾的公約。為了回應這些全球目標，本研究利用廢棄芋頭皮的黏性製作生物塑膠，用於泡麵內調味料的熱水即溶包。常溫下為調味料包裝袋，熱水沖泡後即可溶解，成為富含營養的食材。 我們發現有八種配方能夠成功使其成形。其中，成本最低的配方為芋頭：明膠：小燭樹蠟：甘油：水=20：15：9：9：70。該產品在76°C以上的熱水中能夠溶解，第一次裂解時間為8秒鐘以內，之後會完全溶解。該裂解時間y(s)與溫度x(°C)的關係為：y=9.53×10¹¹x⁻⁵.⁹⁸。這使其適合用於泡麵時的熱水溫度，約 80°C以上。 物理性質包括：拉伸強度為0.70kgf/15mm，伸長率為20.4%，密度為1.11 g/cm³，含水率為20.3%。所有配方成分皆可食用，並可溶解於熱水中，適合作為泡麵調味料塑膠包的替代品，有助於減少農產廢棄物的處理量。

本研究運用綠藻、螺旋藻、卡拉膠（k,i,λ）進行製備碳點並應用高效超級電容。本實驗已完成綠藻、螺旋藻、卡拉膠（ k,i,λ）在不同的pH值中的溶解度測試，並找出綠藻、螺旋藻、卡拉膠（k,i,λ）各自適合溶解的溫度及溶液。此外，中途也已透過文獻中的實驗證實我們實驗中所運用的電化學實驗設計及裝置可以成功製備出碳點。而在電化學製備碳點的部分目前完成單獨藻類、藻類加histidne的電擊實驗以及測其吸收光譜，也運用先前製備出較穩定的碳點加入MXene進行電化學分析，透過碳點擴大MXene分層，以達到增加MXene電化學效能的效果。最後，預計之後將進行更多的電化學分析，進一步地確認碳點結合MXene能在超級電容的應用。

本研究使用牛血清白蛋白（BSA）、穀胱甘肽（GSH）、金離子合成金奈米螢光團簇，並修飾上葡萄糖氧化酶（GOx）。此金奈米團簇上的葡萄糖氧化酶與葡萄糖反應，製造出過氧化氫，改變金奈米螢光團簇表面特性使螢光強度減弱，偵測葡萄糖濃度。 本研究探討不同條件金奈米團簇和不同濃度的葡萄糖反應，知道此材料可檢測到最低濃度的葡萄糖，且金奈米團簇在血液中對葡萄糖具有專一性，可穩定進行血糖檢測。另外，與不同濃度的人體血清樣本反應，發現血清濃度越高的螢光訊號下降明顯，因此可知修飾上葡萄糖氧化酶的穀胱甘肽輔助之牛血清白蛋白金奈米團簇（BSA/GSH-Au NCs）可用於人體血糖檢測。本研究開發出靈敏、快速、穩定的葡萄糖檢測材料，並期待未來能運用於實際的人體血糖檢測上。