即時感測一氧化氮與亞硝酸鹽之整合型小面積有機光電元件

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研究生：	洪文琰 Hong, Wun-Yan
論文名稱：	即時感測一氧化氮與亞硝酸鹽之整合型小面積有機光電元件 Integrated small-area organic optoelectronic devices for real-time monitoring nitric oxide and nitrite
指導教授：	洪勝富 Horng, Sheng-Fu
口試委員:	孟心飛 Meng, Hsin-Fei 洪政雄 Hung, Chen-Hsiung 冉曉雯 Zan, Hsaio-Wen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電機資訊學院 - 電子工程研究所 Institute of Electronics Engineering
論文出版年：	2012
畢業學年度：	100
語文別：	英文
論文頁數：	85
中文關鍵詞：	一氧化氮、亞硝酸鹽、有機發光二極體、光轉換膜、感測器
外文關鍵詞：	Nitric oxide, Nitrite, OLED, light conversion film, sensor
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一氧化氮(Nitric Oxide)是一種訊息分子，在生物體內的心血管系統、神經系統中皆扮演著重要的角色。而一氧化氮的氧化物-亞硝酸鹽(Nitrite)被認為與胃癌有關，因為它會在胃腸道中與次級胺合成致癌物質-亞硝胺，但另一方面，亞硝酸鹽卻可在心肌細胞缺氧時，修補受損細胞，讓細胞可以恢復正常功能；因此一氧化氮/亞硝酸鹽感測器在生醫上有著極大的研究發展價值。
在此，我們將吸收型的NO/NO2- probe-1,2-Diaminoanthraquinone (DAQ) 及光轉換材料-R670分別摻入HEMA製作出雙層一氧化氮/亞硝酸鹽水凝膠感測薄膜，此薄膜在水溶液中進行一氧化氮/亞硝酸鹽偵測時具有免標定與高選擇性的特性，且並不會因為pH值的改變而造成影響。然後我們將感測薄膜與有機發光二極體(OLED)、光偵測器(PD)作整合，以進行一氧化氮/亞硝酸鹽的偵測。其中，OLED用來激發光轉換膜，PD則用來偵測光轉換膜產生的激發螢光並轉換成電流訊號顯示。此整合型感測器能夠隨時間感測水溶液中的一氧化氮/亞硝酸鹽。但我們最後也發現，DAQ固態薄膜在NO氣體通入水裡的情況下亞硝酸鹽才是主要的反應物。

Nitric oxide is a signaling molecule, plays an important role in the cardiovascular system, immune system, and nervous system in vivo. While nitrite is known to be associated to gastric cancer since in the stomach it can be synthesized carcinogenic nitrosamines with secondary amine. On the other hand, nitrite can repair damaged cells when they hypoxia, so that cells can restore normal function. Therefore, NO/NO2- sensors have a great deal of research and development value in biomedical.
In this work, the NO/NO2- probe-DAQ and the light conversion material R670, respectively, blended with HEMA to form the bi-layer NO/NO2- sensing hydrogel film. This sensing film is demonstrated for indicator-free and high selectivity of aqueous NO/NO2-, and will not be affected by acid. We integrate the sensing film with OLED and PD for monitoring NO/NO2-. The OLED is used to excite the light conversion film, and the PD is used to detect the PL produced by the light conversion film and display with digital signal. This integrated device can monitor aqueous NO/NO2- real-time, but we eventually found that nitrite is the main reactant with membrane.

摘要    I
Abstract    II
致謝    III
目錄    VII
圖目錄    XI
表目錄    XVII
Chapter 1  緒論    1
1-1    前言    2
1-2    一氧化氮(NO)與亞硝酸鹽(NO2-)介紹    2
1-3    研究動機    9
1-4    論文架構    10
Chapter 2  實驗原理    11
2-1    有機材料發光理論    12
2-2    有機發光二極體工作原理    14
2-3    光吸收理論    16
2-4    NO probe反應機制    21
2-5    光偵測二極體工作原理    22
Chapter 3  實驗原理    25
3-1    材料介紹    26
3-1.1    固態薄膜材料介紹    26
3-1.2    有機發光二極體材料介紹    29
3-1.3    共軛高分子光偵測器材料介紹    33
3-1.4    使用儀器介紹    35
3-2    固態薄膜製作流程    39
3-2.1    HEMA前驅物配置    39
3-2.2    混入藥品    39
3-2.3    熱交聯成膜    40
3-3    上發光有機發光二極體元件製作流程    40
3-3.1    電極圖案定義    41
3-3.2    ITO玻璃基板清洗與表面活化    42
3-3.3    蒸鍍陽極圖案    42
3-3.4    電洞注入層成膜    43
3-3.5    有機層塗佈    44
3-3.6    陰極蒸鍍與封裝    48
3-4    共軛高分子光偵測元件製作流程    50
3-5    儀器架設與量測    51
3-5.1    吸收與螢光光譜儀量測    51
3-5.2    雷射系統量測架構    51
3-5.3    整合元件偵測器量測架構    52
Chapter 4  實驗設計與結果    55
4-1    NO probe基本特性    56
4-2    固態水凝膠薄膜測試    57
4-2.1    NO probe固態薄膜特性    57
4-2.2    光轉換薄膜    61
4-2.3    結合DAQ薄膜與R670薄膜為雙層固態感測薄膜    64
4-3    雷射系統架構實驗    66
4-4    綠光有機發光二極體與光偵測器元件特性    67
4-4.1    綠光有機發光二極體元件    67
4-4.2    光偵測器元件    69
4-5    整合元件架構實驗    70
4-5.1    Color filter的實際作用    70
4-5.2    以有機發光二極體為激發光源進行感測實驗    74
4-5.3    Si PD取代CCD做為整合元件之準備    75
4-5.4    以PPD實現整合有機元件偵測器    76
4-6    一氧化氮定量實驗(Nitrite assay)    76
Chapter 5  結論    82
Reference    83

                                

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