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課程名稱 |
奈米材料與元件及生物感測
Nanoscale Materials & Devices and Biosensors |
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開課學期 |
105-1 |
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授課對象 |
理學院 化學所化學組 |
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授課教師 |
陳逸聰 |
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課號 |
Chem5053 |
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課程識別碼 |
223 U2180 |
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班次 |
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學分 |
3 |
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全/半年 |
半年 |
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必/選修 |
選修 |
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上課時間 |
星期三8,9,10(15:30~18:20) |
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上課地點 |
化217 |
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備註 |
本課程中文授課,使用英文教科書。
限學士班三年級以上 且 限本系所學生(含輔系、雙修生)
總人數上限：60人 |
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Ceiba 課程網頁 |
http://ceiba.ntu.edu.tw/1051Chem5053_ |
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課程簡介影片 |
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核心能力關聯 |
核心能力與課程規劃關聯圖 |
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課程大綱
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為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
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課程概述 |
本課程第一章以介紹一維奈米材料（奈米線，奈米管，奈米帶，奈米片等)與二維奈米薄膜做為開始，且將著重講解由化學氣相沉積法來製備一維與二維奈米材料。第二章介紹奈米材料之能帶構造及光譜特性。第三章講解由一維與二維奈米半導體材料製備成場效電晶體後，此元件之電學特性。第四章介紹神經細胞之基本電學與化學之特性與功能。第五章講解由奈米線/管場效電晶體及其他奈米級偵測器做為量測生物體系及相關生化分子之工具。
本課程強調由一維奈米線或二維奈米薄膜構築而成之場效電晶體、原子力顯微鏡、光學顯微技術等工具作為感測器，及其最近之發展趨勢與研究為主軸，故授課除參考所列課本之部分內容外，將以近年來已發表之學術研究論文為講解內容。 |
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課程目標 |
本課程主要目標是讓學生了解由奈米線或奈米薄膜場效電晶體為主體之最近研究與發展趨勢，以及應用作為量測生物體系及相關生化分子之工具。 |
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課程要求 |
學期成績評量方式採文獻閱讀、口頭報告及繳交書面報告。 |
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預期每週課後學習時數 |
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Office Hours |
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指定閱讀 |
待補 |
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參考書目 |
Reference books
1. Challa S. S. R. Kumar,Nanomaterials for Biosensors, Wiley-VCH,2007.
2. Challa S. S. R. Kumar,Nanodevices for the Life Sciences, Wiley-
VCH,2006.
3. Willner,I.;Katz,E.Bioelectronics:From Theory to Applications, Wiley-
VCH,2005.
4. Madou,M. J.,Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology
(Volumn Ⅰ):Solid-state physics,fluidics,and analytical techniques in micro-
and nanotechnology, CRC Press,2012.
5. Madou,M. J.,Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology
(Volumn Ⅱ): Manufacturing Techniques for Microfabrication and
Nanotechnology, CRC Press,2012.
6. Madou,M. J.,Fundamentals of Microfabrication and
Nanotechnology(Volumn Ⅲ):From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS: Manufacturing
Techniques and Applications, CRC Press,2012.
7. Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics.7th ,John Wiley
＆ Sons,1996.
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評量方式
(僅供參考) |
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週次 |
日期 |
單元主題 |
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第1-1週 |
9/14 |
A. Catalytic growth 1D and 2D nanomaterials (a) Chemical vapor deposition method |
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第2-1週 |
9/21 |
A. Catalytic growth of one-dimensional nanomaterials (a) Wire, tube, belt, sheet, etc. (b) Growth mechanism |
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第3-1週 |
9/28 |
B. Band theory and spectroscopic characterization (a)
Semiconductors |
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第4-1週 |
10/5 |
B. Band theory and spectroscopic characterization (b)
Exciton and phonon (c) Quantum confinement |
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第5-1週 |
10/12 |
C. Nanotube/nanowire field-effect transistors (NT/NW-FET) (a)Photolithographic techniques
(b) Fabrication of NT/NW-FET |
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第6-1週 |
10/19 |
C. Nanotube/nanowire field-effect transistors (NT/NW-FET)
(c) Electric transport (I-Vsd and I-Vg curves)
(d) Band bending
(e) Scattering potential
(f) Light on NT/NW-FET |
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第7-1週 |
10/26 |
C. Nanotube/nanowire field-effect transistors (NT/NW-FET)
(g) Hysteresis effect
(h) Electrostatic and chemical potentials
(i) Debye-Hückel screening length |
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第8-1週 |
11/02 |
D. Neuron cells
(a) Ion channels (b) D. Neuron cells
(c) Action potentialMembrane potential |
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第9-1週 |
11/9 |
D. Neuron cells (d) Hodgkin-Huxley model(e) Goldman equation (f) Synaptic transmissionpotential |
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第10-1週 |
11/16 |
D. Neuron cells (g) Vesicle and neurotransmitter(h) Exocytosis and endocytosis |
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第11-1週 |
11/23 |
E. Nanoscale biosensors
(a) NT/NW-FET
1. Surface modification
2. Sensitivity and selectivity
3. Langmuir binding model
4. Piont-contact and sheet-contact models
5. Extracellular analyte detection |
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第12-1週 |
11/30 |
E. Nanoscale biosensors
(b) Dielectrophoretic force to manipulate cells |
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第13-1週 |
12/7 |
E. Nanoscale biosensors
(c) Fluorescence resonance energy transfer (FRET)Forster model
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第14-1週 |
12/14 |
E. Nanoscale biosensors (d) Miscellaneous methods |
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第15-1週 |
12/21 |
E. Nanoscale biosensors (d) Miscellaneous methods |
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第16-1週 |
12/28 |
Presentation of final report |
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第17-1週 |
1/4 |
Presentation of final report |
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第18-1週 |
1/11 |
Presentation of final report |
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