化學

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。

以台灣常見的植物”苧麻”所製之纖維線作為線微流體應用，開發出低成本、操作便利、量測信度高的工廠汙染物濃度判斷用模組。以線微流體進行了 鉛離子、銅離子、硫氰根、磷酸根，亞甲藍及剛果紅的濃度量測。這些經常於 工業製程上或是紡織業所產生的汙染源，透過線微流體分析，檢測濃度最高可 由 2.0g/L 到最低 0.4g/L，且獲得判定係數(R2)達 0.98 以上完整的檢量線，該模組可以進行相當準確的汙染源濃度檢測。此外，本研究也探討苧麻線微流體 在不同的待測物上所呈現的各種數值回歸。除了有線性回歸之外，亦發現也有 對數回歸。透過黏度的實驗，來探討微流體濃度與層析長度之間的關聯性，可 快速建立待測物檢測檢量線是否存在的方法。

The study aimed to resolve global phosphate scarcity by developing a cost-effective method for phosphorus recovery from industrial wastewater. In existing wastewater treatment, oxidizing phosphite ions (PHO32-) posed a significant challenge. However, our research aimed to develop an effective method for this oxidation process, crucial for phosphorus recovery in industrial wastewater treatment. By utilizing low-cost iron compounds and innovative catalysts, such as iodine obtained from seawater and copper, we achieved remarkable success. Our method demonstrated the ability to oxidize over 80% of PHO32- into phosphate ions (PO43-) within 120 minutes, overcoming the limitations of existing costly methods involving palladium catalysts or high-voltage conditioned ozone (O3). Moreover, the process exhibited profitability, with a gross profit of $1.84 per kilogram of phosphorus, presenting a drastic reduction in cost compared to conventional methods using palladium catalysts. This breakthrough not only offers sustainable wastewater purification but also promises a pathway for resource recovery. Additionally, our future prospects involve refining this method into a device capable of purifying industrial wastewater and recovering phosphorus, emphasizing sustainability and reduced power consumption through innovative techniques like using iron and carbon plates forming a battery. This novel technology represents a sustainable solution utilizing abundant resources such as iodine from seawater, iron, and calcium, paving the way for sustainable phosphorus resource recovery.

本研究探討之四氫吡咯酮作為一種常用的藥物骨架，其已被發現在多種藥理學方面具有應用價值。本研究所探討的反應結合了文獻中的含氮五元環合成方法以及另一篇文獻當中以雙氫鍵予體催化劑進行不對稱催化的原理，並利用計算化學的密度泛函理論對此反應進行熱力學分析。 本研究共分成四個階段，第一個階段為方法學測試，在此階段我們選定了以 ω-B97X-D 與 B3LYP 兩種方法進行後續實驗；第二階段則分析了本研究探討的四氫吡咯酮的各種異構物，並選定後續進行熱力學模擬的異構物；第三階段分析了此反應在不同溶劑下的可行性， 發現使用低介電常數溶劑(如：甲苯)對於反應可行性有正向幫助；最後一個階段則為催化劑改良，並發現到在催化劑的氫鍵予體旁加上拉電子官能基可降低反應活化能。在未來，我們將更進一步改良催化劑，試圖改變催化劑對各式立體異構物的反應可行性。

亞硝酸鹽與對胺基苯甲酸 (4-Aminobenzoicacid, PABA)反應生成重氮化合物，並與 N-(1- 萘基) 乙二胺二鹽酸鹽 (N-(1-Naphthyl)-1,2-ethanediamine dihydrochloride, NED) 進行偶聯反應，進一步生成紫色、褐色的化合物，使水凝膠的表面從無色轉變成化合物的顏色。隨著亞硝酸鹽濃度的改變，水凝膠成色的效果也會有所不同，這也導致了其表面灰階的變化。重氮化偶聯反應可用於亞硝酸鹽的比色測定，亦被證明可用於實際水樣本中的亞硝酸鹽檢測。

香豆素(coumarin)是一種廣泛使用於增香用途之化合物，同時亦被作為藥 物使用，γ-乙烯基聯烯酸酯 (γ-Vinyl Allenoates)，則是一種具有多樣的反應性之架構，透過適當的控制，可擁有相當良好之區域及立體選擇性。本研究利用氮催化劑 DMAP 建構帶二烯羧酸酯之 3-高醯基香豆素，並透過篩選溶劑、反應溫度及催化劑及反應物當量數，找出本反應之最佳化條件。後以該條件探討反應環境酸鹼性對反應的化學選擇性影響，以及在 3-高醯基香豆素上改變不同取代基，探討不同取代基對反應性的影響，並擴展含 3-高醯基香豆素之二烯羧酸酯未來使用的潛力。 實驗結果顯示，以DMAP 作為催化劑催化此親核加成反應時，可在 15 分鐘內達到 96%的 NMR 產率。未來希望能將含 3-高醯基香豆素之二烯羧酸酯應用於進行合環、加成等反應，期望藉此增加此化合物泛用性。

在某些癌症或癌前病變時，存在於溶酶體的組織蛋白酶 B的表現量會增加，目前雖然已有Ac-LVK-CHO藥物可有效抑制組織蛋白酶 B，然而此藥物無法充分進入溶酶體，精準發揮藥效作用。本研究透過自行合成 Ac-LVK-CHO，且在其結構上進行化學修飾，製得前驅藥物以提升藥物效能。此研究自行設計合成方法與修飾基團，已成功在Ac-LVK-CHO 的胺基修飾上引導基團 morpholine，使其更易進入溶酶體，同時也在醛基修飾上光解性保護基團 2- nitrobenzyl alcohol，使此前驅藥物在溶酶體內可經調控發揮活性。實驗已驗證前驅藥物的光解性質，以HPLC 圖譜與質譜分析確認此藥物照光 30 秒可完全被釋放，且光解過程為一級反應。後續將統整前驅藥物富集於溶酶體的定量結果，完成此合成前驅藥物的全面性效能評估。

有關於染料敏化太陽能電池(DSSC)的優化。首先使用平整的刮刀器均勻地塗抹 400um 的石墨膠在 DSSC 的電極上可以提高導電性。而 0.5M 的 I-/IO3-電解液可以獲得最佳的填充因子和高轉換率。染料方面混合梔子紫、梔子綠和梔子藍色素可以增加吸收可見光波段並提高吸收度。ITO 導電玻璃的耐受溫度約為 300℃左右，超過此溫度電阻逐漸增加。負極之奈米粒子所製備之 TiO2 薄膜的最佳厚度為 5-10um，且 30nm 的粒徑比 25nm 和常規粒徑表現較好。使用 TiCl4 乙醇溶液進行電化學沉積時，最佳的電化學沉積電位在-1.025~-1.1V 區間內且可以成功製備出超薄奈米 TiO2 薄膜，其 DSSC 的轉換率可達 3.4％。加入奈米銀到 DSSC 的染料中可以有效提高吸收度，比例為奈米銀：混合染料=1:30 時可以有效提高 DSSC 的效能。

聚碳酸酯（PC）是一種具有多種用途的材料，廣泛應用在包裝、航空、製作容器等方面，但難以利用常見的方法如燃燒、掩埋等方式回收。 根據本研究結果，利用K2CO3作為異相觸媒，在60℃的溫度下，反應1小時後，成功地轉化出聚碳酸酯（PC）的單體雙酚A（BPA），PC的轉化率可達100%，BPA的產率可達 99.57%。提供了業界一個相較於其它傳統PC解聚法，得以在較低的溫度、較短的反應時間下，利用簡易裝置，即可使甲醇分解聚碳酸酯（PC）的效率高達100%之方法，且相較於傳統同相觸媒解聚法，異相觸媒K2CO3在反應後可以相當輕易的與產物分離並重複利用，因此本研究提供了一種高效率且對環境更友善且更符合綠色化學的聚碳酸酯（PC）回收方法。

本實驗利用不同的還原劑，分別為檸檬酸鈉、蘋果酸鈉及酒石酸鉀鈉與氯化鐵及赤血鹽反應時，利用日光燈及LED燈即可驅動藍晒反應進行，不需像傳統的藍晒反應需照紫外光才可使反應進行，達到安全、便宜且不受天氣限制的實驗改良。在改變不同還原劑種類，及還原劑與氯化鐵比例時，發現還原劑、氯化鐵和赤血鹽混合的順序、有無加熱、及照光的燈源種類會影響藍晒圖、反應速率及吸收度大小。