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⊙ 鎵污染對於植物之影響

參考文獻：

H.-F. Chang, S.-L. Wang, and K.-C. Yeh*, “Effect of Gallium Exposure in Arabidopsis thaliana is Similar to Aluminum Stress”, Environ. Sci. Technol. 51, 1241 (2017).

研究成果

鎵化合物常被應用於半導體產業，但隨著使用量的

增加，卻也提高鎵污染暴露於環境中的風險，若此污染

物流布至土壤並累積於植物體內，則可能通過食物鏈而

影響人體的健康。現今國內外鮮少有鎵對植物影響的相

關研究，因此，中央研究院農業生物科技研究中心葉國

禎教授的研究團隊以培養基試驗，探討鎵對模式植物阿

拉伯芥生長之影響。此研究結果顯示，鎵累積於根部細

胞壁，當植物面臨鎵逆境時，會誘導根部有機酸之分泌，

其中包括檸檬酸與蘋果酸，此反應相類似於植物的耐鋁

機制。此研究使用 TLS BL17C1光束線。

鎵對植物生理以及分子層面上的影響

3D X光電腦斷層掃描技術 (X-ray CT)是用於檢測樣本形態與內部結構的重要工具，然而，取像時系統載

台的精度與穩定性，常造成重建影像失真，這個問題在

高解析 CT系統尤其明顯。傳統作法是在樣品待觀測區附近放置奈米顆粒，以作為影像位置參考點，再以人工

或是電腦演算方式進行影像對位，然而此方法除造成樣

品的汙染外，手動對位相當耗費人力。有鑒於此，非標

定影像對位技術的發展就顯得相當重要。目前投影匹配

演算法是最受到重視的非標定技術之一，然而此技術需

進行大量的 3D重建與投影計算，速度相當緩慢。本中心實驗設施組王俊杰博士的研究團隊將傳統投影匹配演

算法結合共線法，發展出一無標定之快速投影匹配演算

法 (Faproma)。該演算法可將傳統投影匹配演算法的運算速度加快一至兩個數量級，其結果更為精確、可靠，

如下圖所示，並可大幅降低系統硬體需求。其除了可應

用在穿透式 X光顯微鏡與 X光微米 CT系統外，亦可應用於 3D電子 CT等技術。此研究使用 TLS BL01B1與BL01A1光束線。

X光電腦斷層掃描快速投影匹配演算法

參考文獻：C.-C. Wang*, C.-C. Chiang, B. Liang*, G.-C. Yin, Y.-T. Weng, and L.-C. Wang, “Fast Projection Matching for X-ray Tomography”, Sci. Rep.-UK 7, 3691 (2017).

⊙ Faproma與傳統 cross correlation以及基於 particle tracking對位 校正共享軟體 IMOD的效果比較。(CC: cross correlation)

研究成果

仿生菟絲子型態的二氧化五釩超級電容

目前超級電容器的應用不如鋰電池廣泛，主要受限於

前者的能量儲存密度不及後者。東華大學光電工程研究所

徐裕奎教授與本中心科學研究組林彥谷博士、德國卡爾斯

魯厄理工學院共同合作，藉由最新研發的仿生菟絲子組裝

技術，成功將奈米帶狀之水合二氧化五釩電極材料 (經 X光繞射光譜分析 )，有序沈積於碳織布電流收集板的微米孔隙中。以此複合電極組裝之對稱性超級電容，可在高功

率 (高於 3.7 mWh/cm2)操作下，展現如市售微型鋰電池的優異儲能效率 (能量密度高達 2.33 mWh/cm2)，此研究成果未來可望促進高效能儲電裝置的開發。此研究使用 TLS BL17B1光束線。

⊙ (a)奈米帶狀之水合二氧化五釩的形貌演化與其所對應之 X光繞射圖譜。(b)仿生菟絲子組裝技術之示意圖。

參考文獻：Y.-C. Chen, Y.-G. Lin, and Y.-K. Hsu*, “Biomimicry of Cuscuta Electrode Design Endows Hybrid Capacitor with Ultrahigh Energy Density Exceeding 2 mW h cm-2 at a Power Delivery of 25 mW cm-2”, J. Mater. Chem. A 5, 4779 (2017).

(a) (b)

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研究成果

以表面電子結構解析 n型 GaAs(001)電性累積區強頻率發散現象

以 GaAs(001)為主的金屬氧化物半導體電容，n型累積區總比 p型累積區呈現較強的頻率發散現象。本中心科學研究組皮敦文博士的研究團隊以高負電性的金 (銀 )單原子蒸鍍在 GaAs(001)-2x4表面上，所呈現之表面電子結構來理解其中原因。金 (銀 )濃度低時，介面反應僅呈現電荷轉移作用，並未發生原子相混情形。此研究發現，貴重金屬原子之外層 s電子移轉至 GaAs(001)表面之砷原子，換句話說，GaAs(001)表面顯現出比金 (銀 )原子更強的負電性。因此，當在 GaAs(001)表面上長高介電質氧化物時，若這些砷原子未被適當鈍化，它們將吸附住正電壓施予下積聚於介面之電子。此現象不發生於 p型樣品，因為其累積區之介面積聚電荷是電洞。此研究使用 TLS BL08A1光束線。

⊙ (a)乾淨 GaAs(001)-2x4表面之 As 3d核層光電子能譜與原子模型示 意圖。

⊙ (b) Ag/GaAs(001)-2x4介面之 As 3d核層光電子能譜與原子模型示意 圖，其中 As(1)原子峰往低束縛能方向偏移。

參考文獻：T. W. Pi*, W. S. Chen, Y. H. Lin, Y. T. Cheng, G. J. Wei, K. Y. Lin, C. -P. Cheng*, J. Kwo*, and M. Hong*, “Relevance of GaAs(001) Surface Electronic Structure for High Frequency Dispersion on n-type Accumulation Capacitance”, Appl. Phys. Lett. 110, 052107 (2017).

(a) clean

(b) 0.25 Å

高效電化學析氫催化劑——P摻雜 Mo2C在碳奈米線的成份、結構和電子調節研究

碳化鉬具有類貴金屬的催化性質，可應用於諸多涉氫催化反應。碳化鉬的合成溫度很高多在 600度以上，容易導致活性中心燒結、孔結構坍塌。更重要的是，β-Mo2C在涉氫催化反應過程中往往表現過強的 Hads吸附能力，制約析氫反應中氫原子的脫附步驟 (Heyrovsky/Tafel)，造成析氫本徵活性的桎梏，因此需要對其結構和表面性質進行多尺度調控和優化。復旦大學化學系唐頤教授與蘇州大學 -西安大略大學同步輻射聯合研究中心孫旭輝教授的研究團隊合作，透過X光吸收光譜的解析證實，在原子尺度上，富電子的 P原子可有效引入到β-Mo2C結構中，實驗及理論計算表明合適的 P摻雜 (2.9 %)，可以有效平衡析氫反應過程中的 Volmer氫吸附和氫脫附過程，從而優化β-Mo2C析氫本徵活性。此研究從活性位點暴露、過程擴散以及本徵活性的優化等方面出發，有效優化了碳化鉬的電催化效能，可為未來發展高效、經濟的非貴金屬催化劑提供新思路。此研究使用 TLS BL01C1、BL20A1和 BL16A1光束線。

參考文獻：C.-J. Chen, K.-C. Yang, C.-W. Liu, Y.-R. Lu, C.-L. Dong, D.-H. Wei*, S.-F. Hu*, and R.-S. Liu*, “Silicon Microwire Arrays Decorated with Amorphous Heterometal-doped Molybdenum Sulfide for Water Photoelectrolysis”, Nano Energy 32, 422 (2017).

⊙ 非晶相異金屬摻雜之二硫化鉬 (MMoSx; M = Fe, Co, Ni)修飾於矽微 米柱陣列，應用為光陰極材料進行分解水之光催化產氫反應。

非晶相異金屬摻雜之二硫化鉬修飾於矽微米柱陣列應用於光催化水分解產氫反應

全球近年濫用石化燃料導致嚴重汙染與氣候變遷，綠

色能源之開發已成為刻不容緩的議題，其中太陽能產氫反應

深具開發潛力。矽材料因其能隙較小、導帶位置較佳，而被

廣泛應用於光催化分解水之陰極材料，然其光激發載子因動

能不足之缺陷，使得純矽光陰極材料之實用性仍不盡理想，

因此台灣大學化學系劉如熹教授與博士班陳致融同學、淡江

大學物理系董崇禮教授、台北科技大學機械工程系魏大華教

授與師範大學物理系胡淑芬教授之研究團隊共同合作，開發

二硫化鉬 (MoS2)材料做為共催化劑，修飾於矽微米柱陣列光陰極，並改善其載子分離之效率；此外亦摻雜異金屬於二

硫化鉬 (MMoSx; M = Fe, Co, Ni)中，使其表面可裸露更多催化活性點，進而提升光陰極之產氫效能。藉由同步輻射

X光吸收近邊緣結構光譜分析，可得知這些共催化劑之異金屬皆為 +2價離子。經延伸 X光吸收細微結構鑑定顯示，FeMoSx之 Fe2+並未取代 MoS2之 Mo離子，而是形成 FeS材料改進其催化活性，而 CoMoSx與 NiMoSx之二價異金

屬離子則取代 Mo4+離子，且為維持電荷平衡則可裸露更多

活性點，進而使 CoMoSx與 NiMoSx共催化劑修飾之矽光陰

極具較小之過電壓，此研究最理想之電極於 0 V (vs. RHE)下可產生 -17.2 mA/cm2之光電流，故可高效產氫降低石化

燃料之濫用，減少其所導致之環境危害。此研究使用 TLS BL01C1和 BL17C1光束線。

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研究成果

⊙ P摻雜有效提高β-Mo2C費米能階的電子雲密度，並引入空間比特阻效應，有效地削弱 Mo-H鍵，同時降低β-Mo2C的ΔGH*，促進吸附氫的解離脫附。

⊙ FIN219蛋白在無遠紅外光單獨作用 (左側路徑 )，及遠紅外光訊息(右側路徑 )中與 FIP1結合之分子活化作用機制。

參考文獻：Z. Shi, K. Nie, Z.-J. Shao, B. Gao, Hu. Lin, H. Zhang, B. Liu, Y. Wang, Y. Zhang, X. Sun*, X.-M. Cao*, P. Hu, Q. Gao*, and Y. Tang, “Phosphorus-Mo2C@carbon Nanowires Toward Efficient Electrochemical Hydrogen Evolution: Composition, Structural and Electronic Regulation”, Energ. Environ. Sci. 10, 1262 (2017).

參考文獻：C.-Y. Chen, S.-S. Ho, T.-Y. Kuo, H.-L. Hsieh, and Y.-S. Cheng*, “Structural Basis of Jasmonate-amido Synthetase FIN219 in Complex With Glutathione S-transferase FIP1 During the JA Signal Regulation”, P. Natl. Acad. Sci. USA 114, E1815 (2017).

台灣大學生命科學系鄭貽生副教授研究團隊，日前

於國際科學期刊「美國國家科學院院刊」(PNAS 2017 114:E1815-E1824)發表有關 FIN219與 FIP1的蛋白質複合體結構。此研究以結晶學、生物物理與生物化學方法詳

細描述 FIN219-FIP1複合體結合的方式，並探討 FIN219的酵素活性受 FIP1結合的影響與 FIN219如何進行受質專一性的選擇。在 FIN219-FIP1複合體結構中，FIN219的C端與 FIP1結合後，發生構形方向的改變，這個 C端方向改變，影響FIN219與受質 JA, Ile與三磷酸腺苷 (Adenosine triphosphate, ATP)的結合，並使 FIN219-FIP1複合體的酵素活性較 FIN219單獨存在時高。另外，研究中還指出，FIN219-FIP1複合體對於 JA, Ile與 ATP的結合順序有所不同。這個研究的重要性在於探究 FIN219酵素的細微結構及其活性受到其他結合蛋白的影響，並進一步造成其下

游茉莉酸訊息傳遞一連串的基因調控改變，對於研究植物

光生理與逆境生理機制的連結，有著重要的影響。此研究

使用 TLS BL13C1光束線。

光調控植物生理的秘密：從茉莉酸胺基酸合成酶(FIN219-FIP1)蛋白質複合體結構探究其酵素活性之分子機制

⊙ 紅熒烯分子化學結構圖；紅熒烯成長於 (b)具有不定量的碳氫氧化合 物的銀電極表面及 (c)乾淨銀電極表面時，不同角度的 X光吸收近邊 緣結構 (NEXAFS)能譜；(d)不同角度下α峰的強度變化。

金屬電極與有機半導體分子介面扮演了決定元件好壞

的重要角色之一。然而目前大都致力於研究有機分子成長

於乾淨的電極表面的能階分布狀態，實際的製程中卻多數

是在常壓下進行，因此電極表面已經吸附不定量的碳氫氧

化合物。此研究利用光電子能譜 (XPS and UPS)與 X光吸收近邊緣結構 (NEXAFS)能譜，探討紅熒烯分子於次單層到多層厚度時，其成長在具有不定量的碳氫氧化合物銀電

極表面與乾淨銀電極表面的能階分佈與分子構形變化。實

驗發現，紅熒烯分子成長於具有不定量的碳氫氧化合物之

銀電極表面時，其電洞注入屏障為 1.16 eV；於乾淨的銀電極表面則為 1.81 eV。另外，利用不同入射角度的 X光吸收近邊緣結構 (NEXAFS)能譜 (如下圖 )分析紅熒烯分子的成長構形，發現成長於具有不定量的碳氫氧化合物之銀

電極表面時，其分子構形為散亂分佈，而成長於乾淨的銀

電極表面則為分子主幹傾躺於表面。此研究結果將有助於

了解不對稱結構型態的有機半導體分子，其成長於不同表

面狀態的電極之能階分佈、分子構形變化及其未來的元件

應用。此研究使用 TLS BL24A實驗站進行實驗。

探索紅熒烯分子成長於不同銀電極表面狀態的能階分佈與分子構形變化

參考文獻：S. Sinha*, C.-H. Wang, and M. Mukherjee, “Energy Level Alignment and Molecular Conformation at Rubrene/Ag Interfaces: Impact of Contact Contaminations on the Interfaces”, Appl. Surf. Sci. 409, 22 (2017).