化學

生物傳感器

生物傳感器(Biosensor)
國立臺灣師範大學化學系 黃仲楷

什麼是生物傳感器

簡單來說,生物傳感器 (biosensor) 就是一個結合了生物及物理、化學等要素,來偵測生物體內或體外環境化學物質的分析裝置。

主要可以分成三個部分,第一部分是敏感的生物識別元件,可以是生物或仿生材料,一般可以透過生物工程製造,生物傳感器也被稱為生物受體 (bioreceptor),常被設計成能與感興趣的特定分析物作用以產生能被換能器測量的變化。1

凡第姆特方程式

凡第姆特方程式 (Van Deemter Equation)
國立臺灣師範大學化學系學士班 俞姿宇

使用管柱層析的過程中,樣品進入管柱後,成帶狀前進,在管柱裡因擴散漸漸變寬,凡第姆特方程式是描述管柱中的擴散情況的實驗式。

分子在靜相與動相間作用,作用力的大小影響移動速度,通過管柱抵達偵測器的時間,稱為遲滯時間 (retention time, \(t_R\)),遲滯時間是一種物質的重要指標,理想上希望峰越窄越集中,得到一個左右對稱的細長峰型。

鏈聚合反應

鏈聚合反應 (Chain Polymerization)
國立臺灣師範大學化學系 黃仲楷

簡介

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圖一、保羅·弗洛里 (Paul John Flory)。(來源:參考資料5)

1929 年,華萊士.卡羅瑟斯 (Wallace Hume Carothers) 提出,聚合物可依聚合方式的不同,分為加成聚合與縮合聚合兩種,並且提及兩者產物的不同:加成聚合的產物僅有聚合物分子,而縮合聚合還會產生一些低分子量的分子。

然而 1953 年,保羅.弗洛里 (Paul John Flory) 提出了不同的看法,他進一步以反應機構為依歸,將聚合反應分成了逐步增長聚合 (step-growth polymerization) 和鏈增長聚合反應 (chain-growth polymerization),並且說明逐步增長聚合反應機構中有官能基的參與,而鏈增長聚合反應則是自由基或離子基團。1

概述

鏈增長聚合可簡稱為鏈聚合,它是一種由不飽和分子單體不斷增長活性位的一種聚合方式,這種模式會導致高分子量者的轉化率較低,常見的應用可製成聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯。可作為活性中心者除了上述提及之自由基聚合反應的自由基、離子聚合的離子之外,尚有有機金屬化合物的配位聚合。1

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子sp2的混成軌域(下)

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子 $$sp^2$$ 的混成軌域(下)(H Hydrogen-like $$sp^2$$ hybrid orbital plots using gnuplot (II))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

連結:利用Gnuplot軟體繪製似氫原子sp2的混成軌域(上)

在圖二的指令集中,我們已經將 $$2s$$、$$2p_x$$、$$2p_y$$、$$sp^2(1)$$、$$sp^2(2)$$、$$sp^2(3)$$ 等 $$6$$ 個波函數分別依據(式-1)至(式-6)建置完成,分別以 s2orbital(x,y)、p2xorbital (x,y)、p2yorbital (x,y)、sp21orbital(x,y)、 sp22orbital(x,y) 、sp23orbital(x,y) 表示。

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子sp2的混成軌域(上)

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子 $$sp^2$$ 的混成軌域(上)(H Hydrogen-like $$sp^2$$ hybrid orbital plots using gnuplot (I))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

在量子化學的課程中,有關混成原子軌域(hybrid atomic orbitals)的部分,由於無可避免的必須探討複雜的數學方程式,加上没有相對應具體可觀察的軌域形狀、徑向分佈圖或等高線圖等,可隨需要即時翻轉角度、改變大小來做輔助,因此對於學子而言顯得格外抽象及困難。教師此時若能適時提供一種簡易學習、功能強大的繪圖軟體,勢必讓學習原子軌域有事半功倍之效,更能因此多學會一種繪圖技巧,相信對日後的研究工作有如虎添翼之便。

氣相層析

氣相層析 (Gas Chromatography)
國立臺灣師範大學化學系 黃仲楷

簡介

氣相層析 (gas chromatography, GC) 在有機化學中,是一種用於分離、純化易揮發、熱穩定性佳化合物的技術。1與其他層析法相同,都是藉由動相 (mobile phase) 和靜相 (stationary phase) 互相作用,使混合物所含成分在系統內有不同的流速,而達到分離的目的。

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子軌域的等高線圖(下)

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子軌域的等高線圖(下)(Using Gnuplot plot the contour map of hydrogen-like orbital (II))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

連結:利用Gnuplot軟體繪製似氫原子軌域的等高線圖(上)

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圖四、利用 gnuplot 軟體繪製 $$3p_x$$ 軌域波函數的形狀及其等高線圖(作者繪製)

圖四中 $$z$$ 軸即為 $$3p_x$$ 波函數的值,由圖中可看出其值有正亦有負,正值代表在 $$xy$$ 平面上方有凸起的部分,有一個山峰及一個較平緩的小山丘,凹下去的部分為負值,有一個深的山谷及一平緩的小山溝。

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子軌域的等高線圖(上)

利用Gnuplot軟體繪製似氫原子軌域的等高線圖(上)(Using Gnuplot plot the contour map of hydrogen-like orbital (I))
國立臺灣師範大學化學系兼任教授 邱智宏

學習原子軌域時,經常由於太過抽象,常使學習者敬而遠之,因此一般教科書均會各種圖形加以輔助說明,例如原子軌域的3D形狀、徑向分佈函數(radial distribution function)對原子半徑的變化圖及波函數的電子出現機率之等高線圖(contour map)等,但是學子仍然無法理解,這些圖形是如何繪製出來的?倘若有一個適宜的繪圖軟圖工具,讓學子親自繪製及感受各類軌域間的特徵及變化,相信對於學習效果會有事半功倍的效果。

化學技術與應用
不需溶劑的紅血球冷凍保存方法

不需溶劑的紅血球冷凍保存方法

不需溶劑的紅血球冷凍保存方法
高瞻計畫特約編譯 林如雲/德州大學分子生物科學研究所馬千惠 責任編輯

編譯來源: Solvent-Free, Ice-Free, Vital! 

科技日新月異,各項發明與發現不斷的出現,影響了世人的生活、生存與生命。例如行動裝置的發明影響了全球人類的通訊方式,人們的學習方式。核能的發明便利了人們的生活,也造成毀滅性的影響。而醫學的創新和精進,讓醫療的方法與工具更精密,使人可以更健康長壽。

離子層析

離子層析 (Ion Chromatography)
國立臺灣師範大學化學系博士生 林欣慧

層析1方法分很多種,如傳統的氣相、液相層析2,或新發展、具有高度選擇性的親和層析3,而現在將要介紹的離子層析法4-6便是屬於親和層析的一種。

離子層析儀是用來分析水溶液中所存在的陰、陽離子,廣泛的應用在工業上產品品質檢測、水質檢測(如檢測水消毒的無機副產物:次氯酸根 $$\mathrm{ClO_2^-}$$、過氯酸根 $$\mathrm{ClO_3^-}$$、過溴酸根 $$\mathrm{BrO_3^-}$$ 等)。

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