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師法自然 滾動創意

落在蓮葉表面上的雨水在表面張力的作用下,會形成一顆顆的水珠滾至葉片中心。這種大自然的物理現象,帶給了蓮葉效應圖紋晶片研究團隊莫大的啟發。
 
 
 
下雨天,雨水滴在荷葉上,水滴聚集成珠滾動,狀似「大珠小珠落玉盤」的蓮葉效應就發生在大自然之中。這番詩情畫意的情景,看在科學家眼裡,卻別有一番啟發。

大自然裡粒粒渾圓、不用任何外力就會滾動的液珠,是國家實驗研究院儀器科技研究中心(儀科中心)研發團隊夢寐以求的目標。大自然做來輕而易舉,人類想要克服液珠經常半路黏在管壁上、形狀容易破碎散開、需要幫浦驅動的問題,卻大傷腦筋。

回憶當初,為使晶片也能有像荷葉的絨毛效果,團隊早也想晚也想,「帶著孩子去游泳也想」,一位同仁看見游泳池底排成的「同心圓型」馬賽克磁磚,靈機一動,把概念帶回實驗室。邀請清華大學動力機械系楊鏡堂教授合作,以數據理論模擬推算,把晶片蝕刻上奈米級同心圓型的條紋,居然成功了!

看著渾圓的液滴精準沿著蝕刻上條紋的晶片滾至中央,甚至不會掉落,儀科中心高健薰組長一個手勢翻過晶片,液珠果真還在。蓮葉效應圖紋晶片概念獨創,深獲評審激賞,囊獲 2007 年臺北國際發明暨技術交易展金牌、德國紐倫堡國際發明展競賽的銀牌、以及臺灣新創獎,成績斐然。高組長表示,師法自然的原創性是獲得青睞的主要原因,也因為原創,更得到難得的「上位專利」申請成功,不再受到國外專利的箝制。

想知道化妝品的水楊酸含量嗎?吻仔魚中漂白劑是否過量?甚至想自己驗膽固醇、血糖及三酸甘油酯,隨時做好健康照護嗎?由於「蓮葉效應圖紋晶片」能讓試劑與待測物都滾至同一點,有自動、快速混合的特點,改善了以往試劑檢測儀器需要幫浦驅動液滴、耗時、耗試劑,以及難以定量的缺點。

儀科中心把蓮葉效應圖紋晶片整合光機電技術,利用光學偵測系統直接進行光吸收度檢測,應用在生化反應、免疫反應、藥物檢測、食品檢測、水質檢測等領域,製成一台由一片壓模成型的拋棄式晶片、一盞 LED 燈、一個光電二極體加上外殼組成的「液珠生化檢測儀」,一台成本不到 3 千元,看似陽春卻精準。當然,這也讓儀科中心在臺北國際發明暨技術交易展中又多拿了 1 面金牌。
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