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20180806 高雄大學化材系特聘教授王瑞琪 開發微量分子感測基片 生化毒化物質無所遁形 收錄國際頂尖期刊

Submitted by 神行 on 2018/08/06 – 18:58:22No Comment

(圖由國立高雄大學提供)

國立高雄大學化學工程及材料工程學系特聘教授王瑞琪,發表「微量分子感測基片」,將「氧化石墨烯(GO)」結合「氧化鋅(ZnO)」,取代以往貴金屬材質,搭配簡易型「拉曼光譜儀」,可更便宜快速且精準感測毒化物,即使再微量也無所遁形,成為食安把關新利器。

「微量分子感測基片」發表自高大化材系特聘教授王瑞琪主持之「奈米半導體材料實驗室」,指導碩士生龔恩正、陳昱亘共同開發。

王瑞琪表示,近年來「拉曼光譜儀」被廣泛用於生化、毒化物質檢測,主要搭配感測基片產生「表面增益拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering ,SERS)」現象,每種分子皆有其特殊(專屬)拉曼光譜訊號,就像獨一無二的指紋特徵可準確辨識,基片則可針對微量分子加以放大訊號。但現有感測基片多為白金、黃金、銀等材質,所費不貲且須以惰性氣體保存。

王瑞琪團隊所開發之新型感測基片,不僅擁有相同優點,包括高度偵測靈敏度、分子辨識性、增益因子(倍數),其材質「GO/ZnO複合材料」中之GO(氧化石墨烯)以溶液法製備即可,低成本易量產,而ZnO(氧化鋅)便宜無毒用量少,且僅需10奈米薄層即可。

簡單製程也是此基片優勢,僅須透過適當熱處理或紫外線照射參數,即可達到良好增益效果,其增益因子可達105倍,偵測極限可達10-10M(極低濃度),此外還有高度均勻性,穩定耐久(可常溫於一般空氣中保存)的優點,極富技轉量產商機。

王團隊以市售簡易型拉曼光譜儀搭配其基片,針對工業染料「玫瑰紅B(Rhodamine B)」測試,即使極微量(10-10M,肉眼已無法辨識),仍可於2分鐘內揪出無所遁形。玫瑰紅B常用於實驗室,作為細胞染色的螢光試劑,曾(2016年)爆發被國內不肖業者添加在紅粄、湯圓的食安風波,2017年已被環境保護署毒物及化學物質局列入13項毒化物之一。

王團隊的完整研究內容可見於「Ultrahigh sensitive metal-free SERS platforms by functional-groups」論文,並發表國際排名前5%的頂尖期刊「Sensors and Actuators B: Chemical」。

王瑞琪表示,兩岸都曾發生重大食安事件,諸如2006年台灣石斑魚(檢出孔雀石綠)、2008年中國大陸毒奶粉(添加三聚氰胺)、2013年台灣毒澱粉(順丁烯二酸),每當爆發時相關食品業者急著送驗自清,檢驗機構多以「GC-MS(氣相層析質譜儀)」或「LC-MS(液相層析質譜儀)」,但造價昂貴機台有限,送檢案件大排長龍導致曠日廢時。

現已有業者導入拉曼光譜儀檢測系統,用以檢測蔬菜農藥殘留,或是警政署採購用以緝(篩)毒,王團隊開發的「GO/ZnO」基片,將可再大幅降低檢測成本,協助維護國人健康。

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