先進科技

穿隧效應(Tunneling Effect) 的應用(一):掃描穿隧顯微鏡 (STM)

穿隧效應(Tunneling Effect) 的應用(一):掃描穿隧顯微鏡 (STM)
台北縣立三民高級中學化學科林秀蓁老師/國立台灣大學陳藹然博士責任編輯

1924年德布羅依(L. de Broglie,1892~1987)提出物質波(matter wave)的概念,並於1927年戴維森(C.J.Davisson,1881~1958)及革末(L.H.Germer,1896 ~ 1971)以54eV之電子束垂直撞擊鎳晶體表面,得到如同光波的干涉與繞射現象,證實電子波動性,並榮獲1937年諾貝爾物理獎。現今都將這些物質波稱為德布羅依波(de Broglie wave),德布羅依波給予物質與光的雙重性,建立波動力學的理論基礎。因為粒子具有波動性,如電子等微小粒子有機會穿過本來不可能通過的能量障礙,稱為「穿隧效應(Tunneling Effect)」。穿隧的的機率和距離有關;距離越小,穿隧的機率越大。

指紋檢測

指紋檢測 (Dactylogram Recognition)
警察大學一年級黃凱斌/國立臺中第一高級中學化學科薛朋雨老師修改/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

指紋顯現:粉末法+水濕指紋顯現

實驗原理:

潛伏指紋的殘留物中,水分佔相當大的比例,大約含98.5 %,另有少量的有機物。汗液中大量的水可以吸附粉末,粉末法就是利用這種原理。對於遺留時間稍久之指紋或因接觸額頭、鼻尖等處油脂稍多之潛伏指紋,因為水分已逐漸蒸發,但仍有汗液中不易蒸發、黏稠性高之有機物附著,所以依然會顯現。水濕指紋SPR是一種二硫化鉬的溶液(黑色)其對於油脂性檢體特別敏感適用於淺色不吸水物體,而深色檢體必需用以碳酸鋅組成的溶液才能有較大反差。

鹵素燈與氣體放電式燈

鹵素燈 (Halogen Lamp) 與氣體放電式燈(High Intensity Discharge Lamp,HID)
臺北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立臺灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

鹵素燈也是一種白熾燈,其原理是在燈泡內注入碘或溴等鹵素氣體。當電燈開啟後,鎢絲高熱發光,此時鎢絲上的鎢原子蒸發,擴散到燈泡壁溫度較低的區域時,就與鹵素作用生成鹵化鎢。鹵化鎢被氣流帶到燈絲附近的高溫區,分解成鎢原子及鹵素原子,而鎢原子又黏附於鎢絲上,藉此不斷的循環,因此鹵素燈泡比白熾燈更長壽。此外,鹵素燈泡亦能以比一般白熾燈更高的溫度運作,它們的亮度及效率亦更高。不過在這溫度下,普通玻璃可能會軟化。因此鹵素燈泡需要採用溶點更高的石英玻璃。而由於水晶玻璃不能阻隔紫外線,故此鹵素燈泡通常都而需要另外使用紫外線濾鏡。鹵素燈泡上的水晶玻璃如果有油脂,會造成玻璃上溫度不一,減低燈泡的壽命。因此換鹵素燈泡時要避免人手觸及燈泡的玻璃,如果有指膜應以酒精清潔。

光纖(Optical Fiber)

光纖(Optical Fiber
台北市立永春高級中學化學科蔡曉信老師/國立台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

光纖是一種利用玻璃或塑膠的纖維所製造而成用來當作輸送光線的工具。其管徑的大小約為萬分之一公尺,只比人類的頭髮稍粗,而微細的光纖封裝於塑料護套中,可以讓光纖能夠彎曲而不至於斷裂。

一、光纖傳輸的原理:
一般的光纖維是由導光芯材(core)與覆蓋膜(clad)兩種材料所組成,因此依所使用材料的折射率可分為全反射型(Step-IndexSI)與集束型(Grad –lndexGI)兩型。SI 型的外層覆蓋膜折射率比芯材折射率低,入射光在此兩界間起全反射來傳送光能,目前市售的塑膠光纖維多屬於SI型,芯材料為聚甲基丙烯酸甲酯(Po1ymethyl methacrylatePMMA)。GI型是芯的折射率從纖維中心向外連續遞減,此種設計使得光沿著芯的中心軸以曲線向中心軸集束傳送,如新的塑膠光纖的材質氟化聚合物則屬於GI型。

奈米科技 – Introduction of Nanotechnology

奈米科技 – Introduction of Nanotechnology

奈米技術是指一個廣泛的領域,應用科學和技術的主要目的就是控制原子和分子的尺度,通常在1至100奈米,並製作在這一尺寸範圍內的裝置。它包含很多學科領域,例如應用物理〈applied physics〉,材料科學〈materials science〉,界面和膠體科學〈interface and colloid science〉,器件物理〈device physics〉,超分子化學〈supramolecular chemistry〉(在此指著眼於用非共價鍵相互鍵結的分子),化學工程〈chemical engineering〉,機械工程〈mechanical engineering〉,電機工程〈electrical engineering〉。奈米技術可以被看作是一門現有科學的擴展,或作為一個改寫現有科學的技術。