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不再溶解的有機發光二極體

科景_96
・2011/02/08 ・1222字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

Original publish date:Feb 20, 2003

編輯 Agape 報導

德國的科學家發現一種特殊的聚合物﹐在經過紫外線照射後不會受有機溶劑的影響。這個特性使得他們能比照傳統的光罩蝕刻製程﹐製造出多層的紅藍綠三色有機發光二極體。

由於製程簡單﹑成本低﹑可與塑膠基版結合﹑以及適合大面積製造﹐有機半導體所製成的光電元件﹐一直是近幾年來科學家們研究的熱門課題。而有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode, OLED) ﹐由於用途廣泛﹐更是學界與工業界開發研究的重點對象。Sciscape在上個月為讀者們所報導的﹐使用熱顯像技術所製成的薄膜電晶體﹐便是這個研究方向的成果之一。本文所要介紹的﹐是德國的科學家﹐從改進材料的角度著手﹐製造OLED的研究結果。

目前OLED的製造﹐大致有真空與溶液兩種方式。前者具有可以將不同的材料逐層累積的優點﹐而後者則是製造手續簡單(spin-coating即可)﹐ 且成本較低。就商業的角度來看﹐似乎後者的發展潛力較大。但是﹐由於所要鍍膜的有機材料﹐多半需要先溶於有機溶劑中以進行spin-coating﹐製程將受到限制﹐無法作逐層的鍍膜(後來所要鍍上材料的溶劑會將先前已鍍上的材料溶解)。

為了解決這個問題﹐德國慕尼黑大學的C. David Muller與其研究小組﹐開發出一種有機化合物﹐具有與光阻(photoresist) 類似的特性﹕經紫外線照射後﹐會產生crosslink而不再溶解於溶劑中。這個特性﹐使得這種材料可以使用傳統光罩蝕刻的製程﹐選擇性地將材料中要作為元件的部份以紫外線照射﹐然後用鍍膜所用的溶劑將未被照射部份的材料清除。最重要的是﹐一旦材料中的crosslink形成﹐就不再受溶劑的影響。如此﹐就可以將含其它不同材料的溶劑﹐使用spin-coating方式﹐完成逐層的鍍膜。

Muller等人所使用的有機材料﹐是稱為oxetane-functionalized spirobifluorene-co-cluorene的聚合物。是將diboronic ester(一種酯類) 與兩種以上的芳香族溴化物(aromatic bromide) ﹐以tetrakis-(triphenylphosphine)-palladium(0) 為觸媒﹐在攝氏87度的溫度下溶於以tri-potassium phosphate為鹼基的甲苯(含少許乙醇)與水的混合物中48小時。若芳香族溴化物在溶劑中的相對比例不同﹐則合成的聚合物其電光特性(electroluminescence﹐ EL) 就不同﹐即通以電流會發出不同顏色的可見光。

為了試驗如此合成的聚合物是否適合製成OLED﹐Muller等人將其EL特性與以不含芳香族溴化物製成的OLED比較。他們發現﹐使用新材料製成的發紅光及藍光的OLED﹐其表現與使用傳統材料製成的元件不相上下。至於發綠光的OLED﹐其效率則是原來的92%。此外﹐他們也利用光罩蝕刻的方式﹐製造含三層有機聚合物﹐可發出紅藍綠光的OLED。各個顏色的OLED其效率並沒有比單層OLED差﹐證明了這種聚合物對製程的穩定性。

Muller與其研究小組聲稱﹐雖然熱顯影及其它非蝕刻的鍍膜技術已證明在OLED或有機半導體元件的製造上﹐有重要的貢獻。但是若談到商業化量產﹐可能還不及他們在材料上的突破來得有希望。身為受惠的消費者﹐無論最後是那一項技術所製成的產品能成功地問世﹐我們都樂觀其成。

原始論文:

C. David Muller et al., Multi-colour organic light-emitting displays by solution processing, Nature 421, 829 (2003)

參考來源:

本文版權聲明與轉載授權資訊:

  • [Jan 25, 2003] 用雷射“寫”出來的電晶體


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    科景_96
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    Sciscape成立於1999年4月,為一非營利的專業科學新聞網站。


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    常見的指甲美容工具、技巧和風險

    胡中行_96
    ・2022/05/19 ・3469字 ・閱讀時間約 7 分鐘

    「我從自然、夢境與超現實的空間,得到許多靈感。由多方汲取,同時又非來自某個源頭。」國際藝術家 Juan Alvear 自白中的不確定性,簡直得請量子物理學家海德堡(Werner Heisenberg)來測量。

    時尚雜誌《Vogue》最近在介紹 Juan Alvear 的時候,配了一幀照片:一隻右手食指的美甲,延伸成一根開出眼眸的銀色荊棘,尺寸約為該手指的四倍長。這件不明所以的作品,創作理念據說是在呈現深夜夢境所帶來的啟發。[1]

    時尚雜誌《Vogue》介紹 Juan Alvear 時,配了一幀照片:一隻右手食指的美甲,延伸成一根開出眼眸的銀色荊棘。圖/Vogue

    近年天馬行空的美甲造型蔚為風潮,連活體昆蟲都被納為材料,赫然突破普羅大眾對「多元媒材」創作的想像。[2], [3]就連風格相對「保守」的藝術家 Juan Alvear,在 Instagram 上也吸引了 5 萬追蹤者,其中包括他的顧客——時尚名媛 Paris Hilton 和英國歌手 Charli XCX。[1]估且不論指甲藝術的花費及其不實用性,單就美觀(或獵奇)的程度,便足以奪取眾人的目光。

    指甲美容的風險

    然而,從安全性的角度來說,進行指甲美容時,究竟得避開哪些危險因子?

    2019 年《臨床與實驗皮膚科學》的〈指甲美容:皮膚科觀點〉以及 2020 年《國際女性皮膚科學期刊》的〈女性指甲健康〉二篇文章,列舉了數種常見的指甲美容商品和技巧,還有它們的健康風險。[4], [5]以下是綜合其他資料後,產出的清單,提供給愛美的泛科學讀者們參考。

    估且不論指甲藝術的花費及其不實用性,單就美觀(或獵奇)的程度,便足以奪取眾人的目光。圖/Vogue

    護甲油

    護甲油(nail strengtheners)可以保護癌症病患因化療而變得脆弱的指甲,所以是極少數受到醫療人員大力推崇的美甲產品之一。[6], [7]護甲油分為「指甲強化油」(nail hardeners,又譯「硬甲油」)與「指甲滋潤油」(nail hydrators)二種。[8]

    指甲強化油又再細分為二類:

    1. 交聯強化油(cross-linking hardeners)以甲醛和鈣質來與指甲中的蛋白質作用,進而提升指甲硬度。[8]甲醛濃度只要 0.006% 就可能導致接觸性皮膚炎,某些廠牌還高達 5%,所以有敏感體質的人,最好避免使用。[4]
    2. 加固強化油(reinforcing hardeners)用尼龍和硫氫基蛋白(sulfhydryl protein)等成份罩住指甲,增強硬度。[8]

    指甲滋潤油

    指甲滋潤油則是以礦物油、甘油、凡士林或蜂蠟等,來達到保養功效。[8]

    指甲油

    歷史上有不少民族,拿植物染料來為指甲上色。1932 年露華濃(Revlon)公司的創始人 Charles Revson,在用硝化纖維(nitrocellulose)製成的透明漆(clear lacquer)裡加入色素,做出第一罐現代指甲油(nail polishes或nail lacquers)。指甲油可透過減緩水份蒸散,來達到保濕功能。[5]

    不過,許多市面上的產品都有添加甲苯磺醯胺-甲醛樹脂(tosylamide/formaldehyde resin),以提升色澤。該原料容易引發接觸性皮膚炎和氣喘,建議體質敏感的讀者,盡量避免。[4], [9]

    除了過敏,塗抹指甲油的副作用,還包括以「假性白指甲」(pseudoleuconychia)樣貌呈現的「角蛋白顆粒化」(keratin granulation),以及指甲變色,嚴重影響外觀,因此不宜長期使用。[5]

    塗抹指甲油的副作用包括過敏、角蛋白顆粒化,以及指甲變色,不適合長期使用。圖/PubMed

    護甲基底油(base coats)算是指甲油的一種,被拿來打底用,目的是使指甲表面平滑,方便接著塗顏色較為鮮亮的指甲油。[10]據說能預防指甲變色,但不是對每個人都有效。[11]

    美甲雕塑

    美甲雕塑(sculptured nails)分為凝膠指甲(gel nails)和水晶指甲(acrylic nails)二種,都是採用液態丙烯酸(acrylate)或甲基丙烯酸(methacrylate)單體製作而成的壓克力顏料。[4], [12], [13]壓克力是手部「搔癢濕疹性皮膚炎」(pruritic eczematous dermatitis)的元兇之一,少數人甚至連臉蛋和脖子都會出現過敏症狀。[4]

    凝膠指甲,亦稱作「光療指甲」(ultraviolet light–curable nail lacquer),特色是持久,又不易脆裂、刮傷。凝膠指甲油這種壓克力顏料,摻有過氧化苯醯(benzoyl peroxide)之類的光引發劑(photoinitiators),塗在指甲或塑膠甲片上,再用 UV (波長340~380 nms)或 LED 光線照射,就會聚合硬化。[4], [12], [13]

    值得注意的是,雖然有些美甲光療機採用 UV 燈,有的則是LED燈,但實際上二種都會釋放出 UV 射線。[14]理論上,這種每次 3 到 5 分鐘,約 2 到 4 週重複一次的美甲行為,不算非常危險。[4]它所帶來的 UV 曝曬量,跟把皮膚曬成古銅色的助曬美容比起來低很多。[14]

    然而,相關研究仍發現,有人因為長年接觸 UV 射線,甲下皮(hyponychium)黏在指甲上,造成「指甲反向胬肉」(pterygium inversum unguis;胬,注音:ㄋㄨˇ),修剪指甲時會痛。[4], [14], [15]還有更嚴重但罕見的情形,就是可能引發「鱗狀細胞癌」(squamous cell carcinoma)。[4], [14]

    為了預防「指甲反向胬肉」,美國皮膚癌基金會建議,於使用美甲光療機前 20 分鐘,在手上塗抹廣效性防曬油。不過,此保護措施對防範「鱗狀細胞癌」無效。[14]

    水晶指甲用的壓克力顏料可「自發聚合」(spontaneous polymerization),所以無需照射 UV 或 LED 光線,常與延長甲片搭配使用。[4], [12]

    延長甲片

    延長甲片(nail extensions)除了美觀,也能矯正變形的指甲,但最好不要裝太長,免得意外讓指甲和下面的皮膚(甲床)分開,造成「甲床剝離」(onycholysis)。 [5]

    延長甲片能矯正變形的指甲,但最好不要裝太長,免得造成甲床剝離。圖/PubMed

    指甲拋光機

    指甲拋光機(nail drills)又稱「指甲打磨機」,常用於卸除美甲雕塑,若操作不慎,容易傷及周邊皮膚,或穿透指甲。[5]

    去光水

    去光水(nail polish removers)的主成份丙酮,可能造成指甲脆化和「刺激性皮膚炎」(irritant dermatitis)。為避免傷害指甲質地,建議每週最多使用一次。[5]

    指緣軟化劑

    指緣軟化劑(cuticle removers)裡頭的氫氧化鈉(sodium hydroxide),會激起某些人皮膚的發炎反應,而且指緣其實本來就不應該被去除。[5]

    黏貼型美甲產品

    被黏貼型美甲產品(stick-on nail dressings)封住的指甲,可能因暫時的「過度水合」(overhydration)而變薄。黏貼時使用的瞬間膠(cyanoacrylate glue,又譯「三秒膠」),會產生「放熱反應」(exothermic reaction),因此偶有全層皮膚燙傷的案例不幸發生。此外,在拆卸黏貼型美甲產品,清潔指甲底下的空間時,要小心別使甲床剝離。[5]

    結語

    最後,塗抹顏色或黏貼裝飾,都會妨礙醫師觀察指甲。例如:有一名婦女 30 年前曾注意到指甲有異常的條紋,但她不以為意,只是一直用指甲油覆蓋。等情況嚴重到無法掩飾,才被醫師診斷出「黑色素瘤」(melanoma)。此時,病灶已經由皮膚表層向下深入 0.42mm。[4]

    閱讀完一長串的健康危害之後,您是否好奇頂尖美甲藝術家怎麼對待自己的指甲?「近來,比起延長甲片,我更崇尚天然」,Juan Alvear 坦言:「因為服務客戶時,我的指甲總是被磨到或刮傷。」[1]

    參考資料

    1. Nail Files: Juan Alvear on Why “Cutesy Toes” and “Spiky Nails” Do, In Fact, Go Together
    2. 浮誇系美甲當道!2021 年夏季美甲師最愛的出人意表 27 個美甲趨勢
    3. 最噁爛美甲……把活螞蟻關進指甲 還瞎扯:牠們有在呼吸
    4. Reinecke, J. K., & Hinshaw, M. A. (2020). Nail health in women. International journal of women’s dermatology6(2), 73–79.
    5. Dinani, N. & George, S. (2019). Nail cosmetics: a dermatological perspective. Clin Exp Dermatol, 44: 599-605.
    6. Nail Changes
    7. Chemotherapy side effects: physical changes
    8. Nail Hardeners vs. Nail Hydrators: Which Works Best for Brittle Nails?
    9. 美容作業人員有機溶劑暴露及通風設施改善與管理探討─以美甲人員為例
    10. Trending – Nail Polish
    11. Rieder, E. A., & Tosti, A. (2016). Cosmetically Induced Disorders of the Nail with Update on Contemporary Nail Manicures. The Journal of clinical and aesthetic dermatology9(4), 39–44.
    12. 壓克力高分子的應用
    13. What Is Gel Nail Polish Made of?
    14. Ask the Expert: Are the UV Lamps in the Dryers at the Nail Salon Safe to Use?
    15. 國際電腦漢字及異體字知識庫:胬

    數感宇宙探索課程,現正募資中!

    胡中行_96
    9 篇文章 ・ 7 位粉絲
    曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。臉書:荒誕遊牧。