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以螢光共振能量轉移技術搭配可攜式手機裝置檢測重金屬鉛

為了解決Cellphone or cell ph的問題，作者賴威全 這樣論述：

我們吸入的空氣真的是乾淨的嗎? 我們喝入的水真的是純淨嗎? 全世界有超過八億的兒童正處在鉛暴露的危險環境當中，如果能有個方法能精準及快速的檢測鉛含量，即可以避免重金屬鉛的環境，也減少對身體的損害。血鉛含量是國際衛生組織評估鉛對身體健康影響的指標，水質鉛含量則是預防醫學上評估環境對健康影響的參考依據，但目前檢測血鉛及環境鉛含量主要是依靠醫療及環境檢測單位，除了檢測儀器成本高及耗時外，因為實驗前的樣品前處理需碰觸於高濃度的酸鹼溶液，也會使研究人員有職災的風險。先前實驗室利用基因編碼的方式成功建構出以螢光共振能量轉移技術的鉛離子生物感應器Met-Lead 1.44 M1，發展成熟且穩定，但檢測方法

須依靠昂貴且笨重的儀器，因此以快速及方便檢測鉛離子生物感應器Met-Lead 1.44 M1為目標，打造出可攜式的FRET檢測平台。 鉛離子生物感應器Met-Lead 1.44 M1擁有10 nM (2.0 ppb, 0.2 μg/dL)的偵測極限及相差近5倍的動態範圍。在可攜式FRET檢測平台中，主要利用LED做為亮視野光源、波長為405 nm的二極體雷射作為螢光模式的光源、客製化的細胞樣品架、放大將近50倍影像的複合式光學透鏡、濾光鏡(542/27及483/32)及智慧型手機，並利用3D列印打造出外型構造，透過智慧型手機相機進行影像上的螢光訊號擷取，再利用電腦視窗化程式即可進行影像強

度的讀取及比值分析。 可攜式FRET檢測平台對於檢測鉛離子擁有50 nM的偵測極限，遠比規定的大人血鉛含量低十倍(10 μg/dL, 500 nM)，兒童血鉛含量低五倍(5 μg/dL, 250 nM)，依照樣品濃度狀況，高濃度鉛含量於10分鐘完成檢測，低濃度鉛含量(50 nM)於一小時內即可完成檢測。 FRET、光學元件及智慧型手機，這三種強大及易取得的技術結合將使可攜式FRET檢測平台適用於醫療定點照護檢驗、環境水質檢測、老舊住宅的水質檢測及資源較缺乏的偏鄉地區檢測，達到聯合國永續發展目標中的良好健康與福祉及潔淨水資源與衛生…等項目，共同促進健康生活。

石墨烯共軛上轉換奈米粒子做為光電感測器和奈米加熱器

為了解決Cellphone or cell ph的問題，作者穆岱文 這樣論述：

將低維奈米材料組合成混合奈米結構是一個有前途的平台，可為各種應用獲得更廣範圍的增強材料性能。尤其是二維（2D）和0D材料家族，具有豐富的化學和物理特性，引起了科學界的極大關注，以製造出新穎的雜化奈米結構。在本文中，我們演示了由2D石墨烯和0D上轉換奈米粒子（UCNPs）製成的雜物，該雜物可用作光電感測器，也可用作輔助“概念驗證”淡化的奈米加熱器。1.用於高響應度寬帶光電感測器的光耦合工程上轉換奈米粒子和石墨烯UCNP-石墨烯雜化複合材料被證明是一種高靈敏度和高增益的光電感測器。 980 nm吸收多光子的UCNP被用作光吸收劑，而優化的石墨烯被用作有效的電荷傳輸劑。我們展示了使用二氧化矽（Si

O2）殼的UCNPs的關鍵工程學如何幫助將其與石墨烯光學耦合以獲得優異的器件。儘管已發表的有關光電感測器的文獻主要依靠UCNP中的熒光猝滅，但我們的設備同時使用熒光猝滅（使用核心UCNP）和增強（使用UCNP @ SiO2）來顯著提高光電感測器的參數。例如，使用UCNP @ SiO2器件，核心UCNP器件的光響應率為〜1.5 x 104 AW-1，可以提高到〜2.7 x 104 AW-1。對於此類複合光電感測器，迄今為止獲得的響應度，增益和探測率是迄今為止報導的最高值。該設備還可以檢測來自家用手持設備的信號。2.石墨烯共軛上轉換納米粒子作為用於海水淡化的熒光調諧光熱奈米加熱器980 nm多光子

吸收鑭系元素摻雜的UCNP與單層石墨烯偶聯時，可以將核心UCNPs的540 nm（綠色）熒光猝滅3倍，而雙層石墨烯可以增強二氧化矽塗層的核殼的綠色熒光（cs ）UCNP的30倍。在工程化的UCNP中，石墨烯輔助的熒光調節可以轉化為使用980 nm紅外光的光熱產生。從局部溫度的動態響應，我們可以估計核心的光熱轉換效率和cs UCNP石墨烯的光熱轉換效率分別為65％和46％。這些奈米加熱器表面上的光熱產生的熱量可用於淡化鹽水。我們證明了在980 nm輻射下從分散在UCNP塗層基材上的飽和鹽水中回收的鹽> 96％。正常的陽光（〜100 mW / cm2）可以在約200 s內從cs UCNP-石墨烯塗

層的基材上蒸發飽和鹽水，而在沒有光熱劑的情況下，約600 s。