國立陽明交通大學 應用化學系

洪崧富助理教授 實驗室介紹

2050達成淨零排碳已經是全球共同努力的目標，我們在此目標所發展的研究方向包含電催化二氧化碳還原之負碳技術及電催化水分解產生綠氫之零碳技術以及適用於高效能流動反應系統之臨場分析技術。第一部分為開發高效能二氧化碳還原反應催化劑及反應裝置−設計開發流動反應器，使得反應所需的氣體擴散及液體對流之問題得以改善，因此大幅提升單一產物催化轉換率。第二部分為開發低成本及高活性的電解水產綠氫之催化劑，並將所開發的催化劑用於膜電極組件，以探討在後續商業應用上的潛力，其中包括開發在鹼性海水環境下使用非貴重金屬催化劑於陰離子交換膜電極組件中分解海水、開發雙功能催化劑於陰離子膜電極組件中電解水產綠氫，展現高活性及高穩定性。針對這兩種催化反應，我們設計催化劑並開發活性金屬價軌域檢測技術，以建立催化劑電子結構與催化活性的關係。我們亦致力於開發在流動反應器中的臨場X光技術以及光電催化反應之臨場X光技術，提供在流動反應器中催化反應時的金屬中心變化，並且我們著重在設計催化反應器時，最大限度的還原催化反應的催化環境，以此可揭露了許多關鍵催化步驟。我們非常願意與國內外研究團隊及產業界進一步合作，一起共同為淨零排碳之目標努力。   

Photoenolization of α,β-Unsaturated Esters Enables Enantioselective Contra-Thermodynamic Positional Isomerization to α-Tertiary  β,γ-Alkenyl Esters 

Kuei-Chen Chang, Hung-HsuanChiu, Pin-Gong Huang, Shinje Miñoza, Wen-Hsuan  Lee, Prem Kumar Keerthipati, Sasirome Racochote, Yi-Hua Lee, Chih-Ju Chou, Che-Ming Hsu, Che-Wei Chang, Darunee Soorukram, Cheng-chau Chiu, and Hsuan-Hung Liao

J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 9, 7452–7460

國立中山大學 化學系 廖軒宏副教授

1-烷基-2,3-烯烴酯（α-alkyl β,γ-alkenyl esters）是複雜生物分子結構中的重要單體，亦是生物分子合成過程中的關鍵中間體。1-烷基-2,3-烯烴酯的傳統不對稱合成方法一般需要嚴苛的反應條件(例如:強鹼與低溫)，或使用對環境較不友善的金屬試劑來對新生的親核試劑進行鏡像誘導。為了克服這些挑戰，我們團隊採用了逆熱力學的光催化策略來合成1-烷基-2,3-烯烴酯。該策略以1,2-不飽和酯（α,β-unsaturated esters）為起始物，首先進行順反異構化（E,Z-isomerization），特別是從Z-幾何異構體（Z-geometric isomer）通過諾里什重排反應（Norrish type II rearrangement）產生瞬態光烯醇（transient photoenol）。接著，該光烯醇在掌性磷酸的作用下進行1,3-質子轉移（1,3-proton transfer），生成不對稱的1-烷基-2,3-烯烴酯。此方法在溫和條件下，既能獲得優良的產率，又具備良好的鏡像選擇性，並且已有超過50個成功的例子。此外，這一策略不僅能應用於合成3-丁內酯類（γ-butyrolactone-type）海洋代謝物，還可在連續光流體化學反應器（continuous-photoflow synthesis）中進行，實現1-烷基-2,3-烯烴酯的克級合成，並達到高達92%的鏡像超越值（enantiomeric excess）。博四生張桂禎以及準博一生邱泓瑄為這篇論文共同第一作者，非常優秀！  

Cesium Carbonate-Catalyzed Oxidative Cross-Dehydrogenative Thiolation of Phosphonothioates

Hsiu-Te Hung, Rekha Bai, Sung-Hung Lee, Indrajit Karmakar, and Chin-Fa Lee

J. Org. Chem. 2025, 90, 6, 2534–2541

國立中興大學 化學系 李進發特聘教授

二硫代磷酸酯作為一類重要的有機硫化物，因其獨特的化學結構和反應特性，在農業化學和工業等領域中具有廣泛應用。此外，二硫代磷酸酯在有機合成中也扮演著關鍵角色，尤其是在新型有機材料和藥物分子的設計與製備。這些應用和功能使其在現代化學研究中有重要的地位。我們實驗室長期以來也致力於開發有效率又環保之二硫代磷酸酯的合成策略。2022 年，本實驗室開發出在藍光照射下合成硫代磷酸酯和二硫代磷酸酯的方法，以良好至優異的產率生成對應的產物，並且同樣適用於磷–硒/碲鍵的生成。本研究中，我們使用勞森試劑將亞磷酸酯轉化為硫代亞磷酸酯。使用碳酸銫為催化劑，在氧氣的條件下，成功的使硫代亞磷酸酯與硫醇進行高效的氧化偶聯反應。此方法官能基耐受性良好，反應條件簡單溫和，值得注意的是。反應不需要過渡金屬催化，並且在室溫下即可順利進行反應。 

Synthesis of shape-tunable PbZrTiO₃ nanocrystals with lattice variations for piezoelectric energy harvesting and human motion detection

Ya-Ju Chuang, Arnab Pal, Bo-Hao Chen, Satyaranjan Jena, Sreerag Suresh,

Zong-Hong Lin, and Michael H. Huang

Chem. Sci. 2025, 16, 3285-3295

國立清華大學 化學系 黃暄益教授

國立臺灣大學 醫學工程學系 林宗宏教授

通常要觀察半導體材料的晶面效應就是要先合成出如具{100}面的立方體、具{111}面的八面體，和具{110}面的菱形十二面體，但通常實驗無法這麼順利。在合成PbZrTiO₃晶體時得到具四面晶系(tetragonal structure)的立方體及長方體，經過一般的X光繞射圖和電子顯微鏡的電子繞射圖分析，這兩種粒子皆有相同的表面晶面，但其光學、介電常數、壓電及鐵電性質的差異都顯示這兩個樣品是不一樣的，就如同紅肉和白肉火龍果的差別從外表是不易分辨的。經由同步輻射的X光繞射分析得知這兩種粒子的內部及表面層之晶格常數皆有些許差異，另外從高解析穿透式電子顯微鏡圖經快速傅立葉變換後得到的晶格圖也可看出明顯的晶格上的差異，這解釋為何其各種物理性質會有所不同。因原子經常會有在晶格位置上的熱位移或不完美，晶格圖可顯示其位移情形及程度。在應用方面，我們將PZT長方體製備成壓電奈米發電機，發現當PZT含量為30 wt%時，其開路電壓可達20.36 V，短路電流達2300 nA，表現顯著優於立方體。我們也將壓電奈米發電機整合成鞋墊感測器，並透過機器學習進行人體運動模式識別，可達成96.8%的準確率，顯示其在智慧穿戴裝置與自供電感測技術上的潛力。  

Yu-Jhih Shen, Yung-Hsi Hsu, Yu-Chia Chang, Jian-Jie Ma, Kang-Shun Peng, Ying-Rui Lu, Shao-Hui Hsu, Sung-Fu Hung

ACS Appl. Mater. Interfaces. 2025, 17, 6, 9378-9390

國立陽明交通大學 應用化學系 洪崧富助理教授

近年來，為減緩全球暖化的持續加劇，淨零碳排已經成為全球共同追求的目標。其中，電催化二氧化碳還原反應 (CO₂RR) 能將二氧化碳選擇性地轉化為高能量密度且高工業價值的碳氫化合物，為實現碳中和，提供一項極有潛力的負碳技術。有機金屬框架 (metal-organic framework, MOF) 因具備高孔隙率、高比表面積，有助於反應物的吸附與傳輸，且其中的金屬單元呈現週期性的排列，有效使金屬活性位點均勻分散，因此在電催化反應中備受關注。本研究利用有機金屬框架作為前驅物，設計一種新穎的高效能銅‑碳複合催化劑 (Cu-Carbon-600C)。實驗透過標準金屬銅、有機金屬框架以及銅‑碳複合催化劑研究 銅-銅、銅-氧、銅-碳介面對電催化活性的影響。結果顯示，碳材料能有效調控金屬銅的電子結構，並且銅‑碳複合催化劑表現最低的整體電阻值 (overall resistance) 與最高的電荷傳輸效率 (charge transfer capabilities) 使電催化效率優化。臨場拉曼光譜 (in-situ Raman) 指出，銅-碳介面能有效穩定二氧化碳還原反應的二碳中間體，解釋了微環境對提升二碳產物 (乙醇、乙烯) 選擇性的影響。最終實現在電流密度 500 mAcm^-2 下 70.7 % 的二碳產物法拉第效率 (C₂ Faradaic efficiency ) 大幅的提升催化電流密度與產物選擇性。本研究討論活性金屬催化環境對催化活性的影響，為二氧化碳還原與減碳產業的推動提供重要的進展。

 

Ppb-Level Self-Calibrating Ozone Detection Using a T-Type Multipass Enhanced Photoacoustic Sensor with a 9.46 μm Quantum Cascade Laser 

Yu-Xuan Wu and Pei-Ling Luo

Anal. Chem. 2025, 97, 6, 3302–3309

中央研究院 原子與分子科學研究所 羅佩凌副研究員

臭氧（O₃）作為最重要的溫室氣體之一，對影響全球暖化空氣汙染扮演重要角色，此外，臭氧亦是常見的室內有害氣體，目前世界衛生組織(WHO)指出若暴露於臭氧濃度為60 ppb超過8小時將危害人們的健康。因此，準確且即時地偵測臭氧濃度對於研究大氣化學以及環境監測都十分重要，然而，由於臭氧本身的高活性以及不易獲取純化臭氧氣體用於臭氧檢測儀校正，目前商用的臭氧檢測儀的精確度容易受環境因素，如濕度的干擾，且還需要額外的濃度校正儀器以及較長的測量時間。本次工作，我們結合中紅外光多次反射直接吸收與光聲光譜技術來實現即時與準確的臭氧檢測。我們的臭氧檢測系統主要由一T型玻璃管、多次反射面鏡以及9.46微米的量子級聯雷射所組成。此系統可進行多次反射直接吸收與光聲光譜測量，藉由直接吸收光譜可獲得混合氣體中臭氧的濃度，並進一步用於校正光聲光譜訊號，光聲光譜則可實現ppb等級的高靈敏度臭氧監測。實驗上藉由快速切換直接吸收與光聲光譜量測，我們即可以使用自製簡單又便宜的臭氧產生器來實現精準的臭氧檢測與原位校正。使用我們研發的臭氧檢測系統，當平均時間設為300秒時，其檢測極限可低於6 ppb。此外，此系統亦具有秒等級的快速檢測反應能力，未來亦可應用於需要即時臭氧探測與回饋控制等相關應用。  

Increasing the Donor Strength of Alkenylphosphines by Twisting the C=C Double Bond 

Cheng-Han Yu, Yu-Wen Hsiao, Julian Loffler, Nicolas Kaiser, Bo-Hong Huang,

Chao-Hsien Lee, Chen-Hsun Hung, Jiun-Shian Shen, Glenn P. A. Yap,

Viktoria H. Gessner, and Tiow-Gan Ong

Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202416764

中央研究院 化學研究所 王朝諺研究員 

膦化物是一種廣泛應用於過渡金屬均相催化反應的配體，尤其在有機合成、藥物開發與精細化學品製造等領域發揮著關鍵作用，而具有高電子密度的膦化物在這些反應中更扮演著重要的角色。傳統上，為了增強膦配體的電子供應能力，通常會藉由引入烷基取代以增強效應，但是近年來的研究顯示，帶有雙極性(zwitterionic)官能基的膦配體，如膦葉立德(phosphorous ylide)，可以更有效的增強其供電子能力。近來，本實驗室發展出一種全新的合成策略，利用磺醯基(sufonyl)的立體效應使烯烴C=C雙鍵發生扭曲，並透過其電子效應穩定雙極性結構，成功合成出一系列含磺醯基的雜環烯烴膦(sNHOP)。與傳統具平面結構的含氮雜環烯烴膦(NHOP)系統相比，這類新型的sNHOP配體展現出更強的供電子能力。為了驗證具特殊電子結構的sNHOP配體在催化中的潛力，我們將其應用於金催化的炔烴氫胺化(hydoamination)及環異構化(cyclo-isomerization)反應，實驗結果顯示，sNHOP配體在這些反應中表現出高催化活性，且明顯優於原始的NHOP配體。本研究提供了一種全新的膦配體設計策略，為其發展奠定了堅實的基礎。憑藉獨特的電子結構與雙極性效應，sNHOP配體未來可應用於鈀、銠及鎳等過渡金屬均相催化反應，進一步拓展其在催化化學領域的應用潛力。 

Copper(I)-Catalyzed Intramolecular Tandem Acylation/O-Arylation Under Mild Conditions: Synthesis of Benzofuro[3,2-c]quinolin-6(5H)-ones and G-Quadruplex-Targeting Analogs

Show-Jen Chiou, Yi-Chien Lin, Yi-Fu Chang, Yu-Fen Chen, Tzu-Hao Lo, Chia-Shen Tsai, Hung-Chun Liao, Pei-Yi Tsai, Shih-Hsien Chuang, and Jiann-Jyh Huang

J. Org. Chem. 2025, 90, 974–805

國立中山大學 生技醫藥研究所 黃建智副教授

有機合成化學家常開發新化學反應用於合成已知分子，而藥物化學家則使用已知合成法創造具生物活性之新分子。本研究結合二者之創新點，開發一新化學反應並使合成出之分子具有新生物活性。該化學反應為一溫和之銅催化串聯反應，可使各式methyl 2-[2-(2-bromophenyl)acetamido]benzoates轉換為高產率之四環雜環benzofuro[3,2-c]quinolin-6(5H)-ones，且產物上可有各式取代基之組合。該四環雜環產物在引入具胺基之側鏈後，可作為G-quadruplex DNA (G4 DNA)之穩定劑。化合物8d為其中活性最佳者，在濃度為1.0 μM下其可增加G4 DNA之熔點達9.8 °C (Δ T_m)，優於其穩定duplex DNA之能力(4.6倍)。此外，8d亦具有抗癌活性，其抑制癌細胞MDA-MB-231 (三陰性乳癌)生長之GI₅₀為0.41 μM。G4 DNA是一種特殊的四股結構DNA，可穩定基因組的特定區域，特別是端粒(telomere)和促進子(promoter)區域，可調控癌症基因的表達並與腫瘤發展相關，因此，穩定G4 DNA可抗癌，而臨床上仍未有G4 DNA穩定劑上市。以benzofuro[3,2-c]quinolin-6(5H)-one之作為G4 DNA之穩定劑未見於文獻或專利報導，因此，本研究對學研界開發以benzofuro[3,2-c]quinolin-6(5H)-one為主結構之G4 DNA穩定劑將有所助益。 

Probing Photocatalytic Reduction Pathways of CO₂ by Catalyst PbBiO₂Br Using In-Situ Raman Spectroscopy 

Kang-Yu Hsiao, Fu-Yu Liu, Chiing-Chang Chen, and I-Chia Chen

ACS Catal. 2025, 15, 4, 3153–3161

國立清華大學 化學系 陳益佳教授

國立臺中教育大學 科學教育與應用學系 陳錦章講座教授

PbBiO₂Br具良好的可見光吸收能力和結構穩定性是具潛力的半導體觸媒材料，在可見光驅動下可有效的還原二氧化碳。我們使用水熱法合成奈米片狀PbBiO₂Br和在真空高溫下產生多氧空位的PbBiO₂Br_OV為研究二氧化碳還原反應的觸媒，並使用原位拉曼光譜、掃描電子顯微鏡、粉末X光繞射和氣相層析儀等技術對催化劑進行晶體結構和反應產物的分析，並結合密度泛函理論計算觸媒的晶面結構、反應途徑的能量配置和吸附能。在光催化還原反應中，我們偵測到多個關鍵的中間產物之振動頻率，並指認為CH _x 、OCCHO、OCCO、^atopCO 、^bridgeCO、OCO⁻和H*COH。本項研究提供了 H*COH 中間體形成的光譜證據，在我們的實驗條件下，與其他反應中間體 H*C*O 相比，更多的 H*COH 可能會累積在催化劑表面，因此被檢測到的可能性更高。經氣相層析鑑定出甲烷是主要產物產率為324 ppm，乙烯產率是27 ppm及少量C₂H₂/C₂H₆。拉曼光譜證實了C₂ 中間體，例如： OC*C*O 和 O*CCHO，透過 C−C 偶聯形成。我們發現具有氧空位的PbBiO₂Br_OV表現出更快的還原速率。理論計算表明PbBiO₂Br表面上的活性催化位點是氧原子與吸附物碳位點結合，從而更有利地生產碳氫化合物而非醇類。研究結果不僅深化了光催化二氧化碳還原機制的理解，有助於推動利用太陽能轉化二氧化碳為有用化學品的發展，進一步應對全球能源和環境挑戰。 

Single-Molecule-Sensitive Three-Dimensional Atomic Heterostructures with Extreme Light-Matter Coupling

Yi-Jui Yeh, Shao-Yu Chen, Wesley Wei-Wen Hsiao, Yoshifumi Oshima, Mari Takahashi, Shinya Maenosono, Kuo-Lun Tung, and Wei-Hung Chiang

J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 10, 8227–8239

國立臺灣科技大學 化學工程系 江偉宏教授

本研究開發新穎電漿輔助磊晶合成方法（plasma-assisted epitaxy engineering, PAE），實驗發現在大氣常壓常溫條件下可一步驟製備由金銀核殼奈米粒子(gold-silver core-shell nanoparticles)組成的三維異質結構（three-dimensional heterostructures , 3DHS）。透過高解析顯微拉曼光譜量測與有限時域差分（finite-difference time-domain method , FDTD）模擬發現PAE-3DHS具極端光物質耦合(light-matter coupling)特性，金銀核殼奈米粒子在不同間距與排列方式下不只能增強局域電場，更可提升表面增強拉曼散射（surface-enhanced Raman scattering, SERS）信號強度與穩定性。PAE電漿工程可強化三維異質結構的局域表面電漿共振特性（localized surface plasmon resonance LSPR），並創造多孔SERS活性區域。在模擬人體唾液環境下，PAE-3DHS結構可檢測單分子級SARS-CoV-2棘蛋白，具高靈敏度、高選擇性及穩定性。相較於傳統濕式化學與真空製程，PAE技術具有低成本、無使用劇毒化學品、高產率與可量產性的優勢，可應用於可撓式、輕質、可拋棄式基材上製備大面積具SERS活性3DHS，為高靈敏生物標誌物檢測提供了新的研究平台。本研究為奈米光電子、量子光學、環境監測及生物醫學感測提供了新研究方法，並為奈米科學的研究開啟了新領域。獲選為JACS Supplementary Cover Art。

國立嘉義大學 應用化學系 和 高雄醫學大學 醫藥暨應用化學系

蘇  明  德  教  授 

 

(文章內容版權為蘇明德教授所有，如需引用請聯繫midesu@mail.ncyu.edu.tw)

「氯」元素本身是個雙原子分子（Cl₂），且又是個帶有黃綠色的有毒氣體。因此習慣上我們稱它為〝氯氣〞，而不僅僅叫「氯」而已。在標準狀況下，1公升的〝氯氣〞重3.21公克，大約是同體積空氣質量的2.5倍。〝氯氣〞極易液化，如果使〝氯氣〞冷卻至攝氏0度時或常溫在極低壓下，〝氯氣〞就會變成黃綠色油狀液體。液態的「氯」在零下攝氏100度還可以凝固成黃色固體。

 

「氯」在地殼中的含量為名列第20位的地球元素。在自然界，「氯」多半存在於海水的可溶鹽及鹽礦中，主要以〝氯化物〞的形式蘊藏在海水裏，海水中含「氯」大約為1.9%。

 

「氯」不會自燃，但像〝氧氣〞那樣，可以有助於與其它物質燃燒。「氯」是一種非常活潑的非金屬元素，在化學反應中「氯」原子顯著地表現出強結合電子的能力，也就是，「氯」氣是個很強的〝氧化劑〞，可以自身容易在化學反應中獲得電子或從他物取得電子。這種能力是「氯」最典型的化學性質，所以除了〝稀有氣體〞元素[如：〝氦〞（He）、〝氖〞（Ne）、〝氬〞（Ar）、〝氪〞（Kr）、〝氙〞（Xe）、〝氡〞（Rn）]外，「氯」幾乎可以和所有的化學元素產生安定的化合物。

你知道有些跟化學相關且廣為流傳的說法，其實是誤解和錯誤觀念嗎？《100個化學迷思》這本書打破了這些流傳已久的謠言和都市傳說，用輕鬆有趣的方式，幫你揭開真相！比如說，菠菜真的含有超多鐵嗎？紅酒真能讓你遠離心臟病嗎？咖啡因對健康真有那麼可怕的影響嗎？橄欖油究竟有多神奇？有機蔬菜真的是比普通蔬菜更健康嗎？人們常常誤以為天然的就是安全的，而人工的就是危險的，標榜天然的食品或藥品真的好嗎？臭氧層破洞真的有“洞”嗎？為海洋施肥就能減少二氧化碳、減緩全球暖化嗎？書中揭秘了從食品、藥物到環境等各種領域的化學迷思，讓你一探究竟。無論是學化學的學生、專業研究人員，還是沒有化學背景的一般讀者，都能輕鬆讀懂，讓你豁然開朗，秒懂那些傳聞背後的真相。  

 

2025第八屆美國化學會台灣分會研究生會議將於5月3日星期六在輔大化學系登場，鼓勵所有學生參加此活動，報名截止日為4月13日。研究生英文口頭論文發表競賽的各組第一名，都可以申請ACS Taiwan Chapter 的國外研討會補助300美金，雖然金額不多，但對於去到物價較高的歐美地區參與國際學術交流時，能減輕一些生活費的負擔。

 

同時跟大家報告，今年新版的電子報海報，已經寄送至各大專院校圖書館及化學相關學系辦公室。我們會持續努力讓化學圖書期刊資源得到最大化的利用，讓不同領域的化學研究者透過電子報發現互相合作的機會。同時，在高中端的推廣計畫也進入第二年，希望能吸引更多優秀學子選讀化學相關科系，培養臺灣未來的高階化學人才。

 

也再次向所有讀者介紹，可以透過每月寄送的化學圖書電子報獲得化學新知和研究新發現。同時也和大家宣傳我們【自然科學及永續研究圖書服務計畫-化學領域】的館際合作服務，當大家在研究中遇到無法獲得的期刊文章、或是無法開啟在電子報中〈書訊補給站〉介紹的專書、〈推薦報導〉的新知，〈臺灣研究新發現〉成果發表的期刊，別忘了「化學中心總圖書室」始終支持您的研究工作，可以提供「零距離、免付費」的館際合作服務，線上提出申請，化學領域的電子期刊、電子書，以及紙本文獻通通都有！化學中心總圖書室會於正常上班時間4小時內回覆(週一 ~ 五，09:00-17:00)，歡迎多加利用。

 

工作團隊介紹

邱靜雯教授(主編)、施定男(推薦報導中文導讀撰寫)、翁雅芳(研究成果蒐集、書訊撰寫)、

高瑋(編輯時程及內容規劃、各欄位校稿)、楊家祥(美編)