Abstract
本論文研究為二氧化鈦光電奈米線穩健組裝及其應用於肺癌標記物感測器之開發，內容主要可分成三個部份，第一部分技術為可程式化介電泳穩健組裝系統，利用此系統可以自動判定組裝於微電極間隙上之奈米線阻抗；第二部分技術為介電泳過濾系統，利用此系統可以篩選掉非奈米線之雜質，結合第一部分技術可精密穩健地組裝出10排奈米線陣列；第三部分技術為將二氧化鈦奈米線感測器應用於檢測肺癌標記物之一(2-丙基-1-戊醇)，利用3-氨丙基三甲氧基進行化學修飾而提高感測器對此肺癌標記物之靈敏性、專一性以及選擇性。 在可程式化介電泳穩健組裝系統中，本研究利用LabVIEW軟體設計一個可程式化組裝系統達成同時監控結果與進行組裝，透過此設計提高了奈米線組裝的穩健度，此外利用電極的形狀來控制組裝的數量達到穩健組裝的目標。從ANSYS模擬結果可以得知90度尖形電極所形成的電場強度最集中且最強。然而在介電泳過濾系統中，圓形指叉狀電極的過濾效率最高，在流速為1 μL/min進行過濾之過濾效率為93.3 %。由所開發之技術來進行組裝，以一組10排奈米線之組裝來看，成功率由0 %提高到90 %。 本論文針對二氧化鈦奈米線感測器反應時間與閘極偏壓、紫外光強度之關係進行探討，並且應用於肺癌標記物之一(2-丙基-1-戊醇)之檢測。由實驗結果得知當施加偏壓達到其崩潰電壓3.4 V，其反應時間為62.5毫秒；當紫外光強度為6 mW/cm2時，其光電轉換效率為56.38 %。肺癌標記物感測實驗方面，測試了甲醇、乙醇、丙酮及2-丙基-1-戊醇不同濃度之氣體，在200 ppb濃度之感測專一性提升7.66倍、感測靈敏度提升1.72倍、選擇性提升213.68倍，其偵測極限為0.02 ppb。本論文研究所開發之肺癌標記物感測器未來有潛力應用於其他呼吸疾病檢測以及環境安全檢測等多方應用。