國立台灣科技大學材料科學與工程系朱瑾教授領軍的研究團隊,成功開發全球首創的「菱形金屬奈米管陣列」技術,能大幅增強拉曼散射訊號,提升分子檢測的速度與靈敏度,展現跨足生醫診斷、食品安全及環境監測等多元領域的應用潛力。該研究成果已刊登於英國皇家化學學會期刊《Nanoscale》,並獲選為當期封面文章,凸顯其在奈米材料設計上的創新價值。
朱瑾指出,團隊自2018年起投入奈米管陣列的幾何設計研究,歷經多種結構模擬與實驗,最終確認「菱形」為最佳設計,能有效強化電磁場熱點的集中,進一步放大拉曼訊號,實現對微量分子的快速辨識。這項突破有助於開發高靈敏檢測平台,可用於毒素、藥物、疾病指標等的快速分析。
此次技術選用銀(Ag)作為奈米管材料,相較於其他金屬,其表現出更佳的表面電漿共振效應。團隊將奈米管陣列沉積於矽晶圓,每平方公分可容納超過一億根菱形奈米管,透過增加表面積提升表面積與分子吸附能力,檢測極限可達10⁻¹²莫耳濃度,優於傳統檢測方法。
研究人員表示,這項技術未來可整合進快篩試紙、穿戴式裝置,乃至於遠距醫療與居家照護系統,解決現有檢測面臨的靈敏度不足、製程成本高、訊號不穩定等問題,提升醫療效率。例如透過血液、尿液檢體進行癌症或糖尿病早期篩檢,甚至可用於食品中殘留農藥與瘦肉精的快速檢測。

除了感測應用,團隊也發現該奈米管陣列具備優異的疏水性與抗結霜特性,可防止水滴結冰並減少冰層附著,具潛力應用於航空航太構件、戶外感測器與防霜塗層等領域。
研究團隊成員包括已畢業的張庭豪、Alfreda Krisna Altama,以及碩士班學生王鈞廷。王鈞廷表示,團隊採用半導體產業常見的微影、室溫濺鍍與剝離等標準製程,可輕鬆導入晶圓代工產線,實現低成本、大面積生產與高良率,技術成熟度高,具產業化潛力。
目前研究團隊已與醫學中心合作進行初步人體檢測,驗證此技術在臨床癌症篩檢上的準確度與靈敏度;同時也與國內光學感測領域企業洽談合作,進行技術展示與效能驗證,朝技術移轉與商品化邁進。
朱瑾補充,團隊亦正嘗試將奈米管製程擴展至非矽基材,如鋼鐵表面,期望推動傳統材料在觸媒、吸附等反應應用上的轉型,實現智慧製造與材料工程的跨域創新。




