Gas Sensing
壓電石英微天秤（quartz crystal microbalance, QCM）是一個極為敏感且快速偵測的分析儀器，其原理是以石英晶體諧振器透過載體上的質量增加或減少而造成頻率的變化來得到響應。朱老師的構想有別於文獻上諸多學者採用的聚合物材料以物理吸附的方式來檢測氣體，而是透過精心設計與合成出具有特殊功能性的離子液體，並將其塗佈於石英晶片上作為感測材料（如圖一所示）。離子液體以化學反應為基礎來進行揮發性有機化合物（volatile organic compounds，VOCs）氣體分子的偵測，當待測氣體成功地被晶片上的離子液體捕捉時，會形成穩定的共價鍵並增加晶片上的質量，進而得到頻率變化與訊號回饋。環境中有害的氣體分子檢測是相當重要的課題，朱老師利用不同官能基的離子液體達到選擇性檢測有機氣體分子之目的，以下將本實驗室目前所開發的感測型離子液體（sensing ionic liquids, SILs）化學結構及其研究歸納於圖二與表一中。
圖一：AIL-on-QCM氣體分析系統的示意圖[1]
圖二：具功能性的感測型離子液體SIL 1-24
表一：SILs針對有機揮發性化合物氣體的偵測與化學反應類型
根據上述圖表，我們成功的透過壓電石英微天秤搭配感測型離子液體以專一化學反應性以及分子辨識（molecular recognition）來進行氣體分子的檢測。離子液體可以依照所需的特定功能來設計側鏈官能基，藉此能夠有效達到氣體捕捉的能力，並透過化學選擇性可大幅增加偵測的精準度。離子液體用來檢測分子與待測化合物間的定性與定量的研究，並透過儀器可提供即時（on-line and real-time）且靈敏的量測。
更詳細的QCM氣體分子感測研究結果，請參考下方文獻。[3-9]
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[9] Chen, C.-Y.; Li, K.-H.; Chu, Y.-H. Anal. Chem. 2018, 90, 8320–8325.