以自組裝3-Aminopropyltriethoxysilane (3-APTS)單分子薄膜成長於矽基板並以其為接合反應平台之研究

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研究生：	許適恆 Shi-Heng Shu
論文名稱：	以自組裝3-Aminopropyltriethoxysilane (3-APTS)單分子薄膜成長於矽基板並以其為接合反應平台之研究 Study the fabrication of self-assembled 3-Aminopropyltriethoxysilane (3-APTS) monolayer on silicon substrates and using it as a platform for grafting reactions
指導教授：	戴龑 Yian Tai
口試委員:	洪偉修 W. H. Hung 陳良益 Liang-Yih Chen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 化學工程系 Department of Chemical Engineering
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	122
中文關鍵詞：	自組裝單分子薄膜、接合反應、奈米銀粒子
外文關鍵詞：	3-APTS
相關次數：	點閱：250 下載：10
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本論文利用自組裝單分子薄膜(self-assembled monolayer, SAM)技術於矽基板上成長3-Aminopropyltriethoxysilane (3-APTS)薄膜，研究基板表面與溶劑的潤濕性、SAM分子對溶劑溶解度，以及成膜過程中溶液濃度對3-APTS分子成長之影響，發現選擇極性溶劑配合疏水基板，能有效控制3-APTS分子成長於基板的層數。另外，配合前述條件並針對混合溶劑系統進行研究，可得出成長3-APTS之最佳條件。此外，本論文也針對有機分子保護之奈米銀粒子合成進行研究。選擇雙羧酸之芳香族分子做為保護機團，藉由紫外光-可見光光譜儀與傅立葉紅外光光譜儀鑑定，發現羧酸根是以架橋形式接在奈米銀粒子表面。最後以3-APTS作為一接合反應之平台，將4-Fluorobenzoic acid (4-FBA) 與奈米銀粒子分別稼接於SAM薄膜尾端，經分析儀器檢測，得知可利用DCCD為反應劑，以化學方式將有機分子或無機金屬奈米粒子順利接合於3-APTS薄膜表面。

This research focuses on fabrication of self-assembled monolayer (SAM) of 3-Aminopropyltriethoxysilane (3APTS) on silicon substrates, and using it as a platform for the grafting reaction. A controllable method of fabricating monolayers was demonstrated which considering the surface wettability of substrates, the solubility of SAM molecule in solvent and the concentration of SAM solution during the fabrication process. Well-ordered SAM can be formed by using mixed solvents with optimized conditions. In addition, we study the synthesis of 1.4-dimethane- carboxylic acid benzene (DMCAB)-protected silver nanoparticles. UV-VIS and FTIR results suggested that the carboxylate bonding of DMCAB anchored on nanoparticle surface with a bridging bidentate type. Finally, we successfully use 3APTS SAM as a platform to graft 4-Fluorobenzoic acid (4-FBA) and silver nanoparticles on it respectively through chemical reaction.

中文摘要	I
Abstract	II
誌謝	III
目錄	V
圖目錄	VIII
表目錄	XII
名詞縮寫表	XIII
壹、緒論	1
1-1  前言	1
1-2  研究目的	2
貳、文獻回顧	4
2-1  自組裝單分子層薄膜	4
2-1.1  自組裝單分子層薄膜簡介	4
2-1.2 3-Aminopropyltriethoxysilane (3-APTS)分子薄膜	7
2-2  金屬奈米粒子	9
2-2.1 奈米粒子性質簡介	9
2-2.2 奈米銀粒子合成	11
2-3  自組裝單分子薄膜之接合反應	15
2-3.1 分子薄膜之接合反應簡介	15
2-3.2 奈米粒子的固定化	17
2-3.3  3-APTS分子薄膜之接合反應	18
、實驗方法與步驟	20
3-1  3-APTS分子薄膜製備	20
3-1.1  實驗藥品及耗材	20
3-1.2  矽基板前處理程序	21
3-1.3  3-APTS自組裝單分子層薄膜的成長	22
3-1.4  3-APTS分子薄膜接合反應	24
3-2 銀奈米粒子製備	25
3-2.1  實驗藥品及耗材	25
3-2.2  標準奈米銀粒子之製備	26
3-2.3  以置換反應替換奈米銀粒子外層配位分子	26
3-2.4  以不同有機配位基分子製備奈米銀粒子	27
3-3  將奈米銀粒子固定於矽基板表面之製程	31
3-4  樣品分析量測	32
3-4.1  分析量測儀器簡介	32
3-4.2  自組裝分子薄膜分析	37
3-4.3  奈米銀粒子分析	38
3-4.4  奈米銀粒子固定於矽基板表面之分析	38
肆、結果與討論	40
4-1  不同清洗程序對基材表面親疏水性影響之研究	41
4-2  3-APTS分子薄膜成長之研究	44
4-2.1  不同成長條件對3-APTS分子薄膜影響	44
4-2.1.1  溶劑極性對分子薄膜成長之影響	44
4-2.1.2  基板表面與溶劑的潤濕性對分子薄膜厚度之影響	52
4-2.1.3  3-APTS溶液濃度對分子薄膜成長之影響	56
4-2.1.4  不同混合溶劑比例對分子薄膜成長之影響	62
4-2.2  3-APTS分子薄膜成長機制之討論	67
4-3  奈米銀粒子分析	70
4-3.1  奈米銀粒子置換之分析	70
4-3.2  使用不同配位基合成奈米銀粒子之研究	71
4-3.2.1  p-Toluic acid與Terephthalic acid系統之研究及討論	71
4-3.2.2  p-Tolylacetic acid與1,4-Phenylenediacetic acid系統之研究及討論	72
4-3.2.3  p-Tolylacetic acid與Terephthalic acid系統之研究及討論	75
4-4  3-APTS分子薄膜接合反應之研究	88
4-4.1  標準樣品製備(自組裝4-FBAPS分子薄膜)	88
4-4.2  利用N,N’-Dicyclohexyl carbodiimide (DCCD)接合4-Fluoro- benzoic acid (4-FBA)分子之研究	89
4-4.3  奈米銀粒子固定於自組裝單分子層薄膜表面之分析	94
伍、結論與未來展望	98
附錄一	100
參考文獻	101
                                

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