研究

基質輔助雷射脫附游離（MALDI）與基質輔助游離（MAI）皆以固態基質為媒介產生氣相離子，前者由雷射脈衝驅動，後者僅需基質昇華即可進行。兩者在生物分子分析中應用廣泛，但離子生成機制迄今仍缺乏共識。就 MALDI 而言，多光子游離、能量匯集、預形成離子與熱游離等模型並存於文獻，各模型的預測在部分實驗條件下互相牴觸。 MAI 的情形另有特殊之處：相變過程本身即造成電荷分離，所得電荷態分布與電噴灑游離相近，其成因尚未獲得充分解釋。機制認識不足的後果是基質篩選多仰賴經驗、靈敏度難以事先估計，新游離方法的設計亦缺乏依據。

本實驗室以絕對游離效率為主要觀測量，直接量測離子與中性物種的數量比，而非僅比較訊號強度。在此基礎上系統性改變雷射脈寬與能量、基質種類，以及進樣端的溫度與壓力條件，逐一檢驗各機制模型的預測。 MALDI 方面據此建立熱致質子轉移（TIPT）的定量描述，由基質的熱力學性質與雷射誘導溫度推算離子產率。 MAI 方面則聚焦於昇華過程中的自發電荷分離，釐清壓力、溫度與基質性質對離子生成與電荷態分布的影響。

TIPT 模型在多組獨立實驗中可重現量測所得的離子產率。 MAI 方面確認昇華驅動的電荷分離具普遍性，不限於特定基質，且在常壓、次常壓與真空條件下均可運作。相關認識已應用於離子源設計，發展出不需高電壓與雷射的游離方式，並適用於可攜式質譜儀。綜合結果顯示，固態樣品的離子生成主要由熱力學與相變過程決定。

醣類的質譜分析受限於數項因素：游離效率偏低、鹼金屬加成物使訊號分散，以及液滴乾燥時形成的環狀沈積使分析物在樣品點上分布不均。上述因素導致同一樣品於不同位置量得的訊號強度差異顯著，定量重現性不足。此外，醣類異構物的質量相近，僅憑質量資訊不易區分。這些限制構成血清、尿液等臨床檢體應用於快速篩檢的主要障礙。

本實驗室由樣品製備著手，發展快速冷凍乾燥液滴法（RFDD）。該方法使基質與分析物於低溫下同時固化，維持預形成鈉加成物的均勻分布，改善樣品點內訊號的空間一致性。在訊號可靠度提升之後，進一步將完整質譜視為高維特徵，結合機器學習分類模型進行判讀，降低判讀結果對單一離子強度的依賴。

RFDD 使離子強度提升逾兩個數量級，並改善樣品點內訊號的均勻性；於血清基質中的定量校正線性可達 R² = 0.99。現階段正將此流程應用於尿液液態切片，評估其用於癌症早期偵測與轉移監測的可行性。

塑膠回收的效率限制主要來自分選環節。混合高分子料流若無法快速且低成本地辨識，再生料的品質即難以提升。現行以近紅外光譜為主的分選技術，對深色塑膠與多層複合材料的辨識能力有限，而此類材料在實際回收流中佔有相當比例。

本研究以質譜作為高分子的指紋辨識工具。不同高分子經熱裂解與游離後產生具特徵性的碎片組合，可作為分類依據，再以分類模型自動判別材料種類。方法設計以現場適用性為前提，著重量測系統的體積、成本與分析速度，而非實驗室級的分析精度。實驗室先前發展的可攜式質譜儀與新型離子源，為此提供了技術基礎。

本主題目前處於方法建立階段，由國家科學及技術委員會計畫支持，正進行高分子標準品的質譜特徵建置與分類模型的驗證。

催化循環中的關鍵中間體多具短暫壽命與低濃度，不易直接觀測，其存在通常由動力學數據與計算結果間接推論。當數個競爭性的機制假說皆能解釋既有數據時，僅憑間接證據難以判別，催化劑的設計方向亦因此受限。

本實驗室建置客製化質譜進樣系統，使反應溶液得以直接導入質譜儀。低溫噴灑游離（CSI）與溫度可控的進樣設計可降低瞬態物種於傳輸過程中的分解，使其在反應進行中被偵測。此項工作與合成化學、電化學及計算化學團隊合作進行，目的在於提供可區辨競爭機制假說的實驗證據。

於雙核鈷水氧化系統中觀測到過氧橋聯物種，並確認非無辜配體在催化循環中的氧化態變化，據以說明反應速率與過電位之間取捨關係的成因。於高價鐵氧物種的研究中，釐清 O–O 鍵斷裂在均裂與異裂路徑之間的分歧條件。於鈀預催化劑系統中，追蹤活性物種的生成過程。