以智慧高通量離子感測系統與固態式離子感測電極陣列為核心技術，結合多通道電位感測模組與無線傳輸裝 置，快速且同時量測水體中的多種離子濃度，達到實地即時的遠端監控與長期追蹤。植物的營養來源主要為 離子，追蹤土壤或水耕養液中的離子濃度意即監控植栽的營養補給是否足夠與均衡，若能定時取得其量化 數據，則可實現更精準的作物栽培管理；此外，離子也反應植物的健康狀態，能用於定義和追蹤品質與產 量。本系統可量測7種離子濃度，分別為硝酸根、銨根、鉀、鈣、鎂、鈉和氯離子，以及pH值；濃度之線性 量測範圍為0.1 M~0.1 mM，偵測極限可達0.01 mM。本系統另搭載自動調控裝置，可藉感測數據進而自動補 充缺失離子，且體積小、重量輕，適用於不同場域。另外，檢驗植物生理所需之菜汁，不需過濾或添加其他 試劑即可透過本系統現場量測，即時反應作物生理情況以更精準調控栽種條件，同時可被儲存於數據庫以用 於品質預測。
1. 多離子監控系統於自動養液調控與作物品質管理：
圖 (一)、多離子監控系統
咖啡風味的感知通常依賴個人經驗，而本研究團隊致力於利用科學方法量化味覺。我們利用多種PBAs 組成的多分子感測陣列，透過材料的高選擇性與靈敏度，分析咖啡中的關鍵風味分子，進一步為電子舌（E-tongue）技術建立基礎。此研究不僅能為咖啡品評提供更客觀的數據支持，更可應用於食品分析、風味監測，甚至未來的機器人虛擬味覺感知。
其中一種常用的材料是金屬有機框架材料（Metal-Organic Frameworks, MOFs），是一類兼具高比表面積與優異催化能力的新興材料，廣泛應用於能源儲存與有機分子的感測領域。本實驗室專注於研究普魯士藍類似物（Prussian Blue Analogues, PBAs），這類MOF材料透過調控金屬組成成份，可獲得具備不同物理與化學特性的功能性材料。PBAs 具有獨特的三維立方網狀中空骨架結構，使其成為優秀的離子儲存材料，適用於能源儲存。此外，其出色的電化學活性更使其成為高效催化材料，可應用於電催化感測與綠色能源轉換技術。
2. 咖啡風味感測：讓科學解析你的味覺
圖 (二)、金屬有機框架應用於味覺感測與電子舌
3. 生醫感測：突破穩定性瓶頸，實現長期監測
PBAs 在中鹼性環境下易發生結構崩解，限制了其於生醫感測領域的應用。為解決此問題，我們團隊開發高熵普魯士藍類似物（High-Entropy Prussian Blue Analogues, HEPBAs），透過協同效應（synergistic effect） 提升材料的晶格穩定性，使其穩定性較傳統PBAs提升 60%。此突破為長期生理指標監測奠定了基礎，使電化學生物感測技術更適用於預防醫學與運動科學監測。我們的研究目標是開發低成本、即時且高靈敏度的生醫感測技術，為未來的智慧健康監測提供更可靠的解決方案。
4. 電致變色技術：兼具儲能與節能的智慧窗戶
mixed-PBAs 具電致變色（Electrochromic）特性，可透過施加不同電位調控顏色變化。本實驗室開發的電致變色窗戶元件，結合 HEPBAs 與金屬氧化物，使窗戶可在著色與透明之間轉換，既能作為充電電池，也能調節室內陽光穿透率，有效降低室內溫度，減少空調耗能，實現智慧節能與減少碳排。未來，我們期待整合太陽能電池、智慧感測器與物聯網技術，發展可自動調節環境的雙重節能電致變色系統，推動永續智慧綠建築發展。
5.基於適體與奈米金之比色法D-dimer感測：
適體與奈米金的複合物展現了高度靈敏且快速的光學比色感測能力，可應用於D-dimer的檢測。本研究團隊開發了一種未經修飾的適體-奈米金比色感測平台，透過其獨特的光學特性來偵測D-dimer的存在。適體是透過系統配體增益演繹程序所篩選出的專一性探針，而奈米尺度的金則為自行合成並具有高穩定性。在高鹽環境下，奈米金會彼此聚集，使溶液顏色由酒紅轉變為藍紫。然而，當適體與奈米金結合形成複合物時，適體能有效穩定奈米金，防止其聚集，進而維持酒紅色的溶液狀態。一旦D-dimer與適體結合，適體便會脫離奈米金表面，導致奈米金重新發生聚集反應，使顏色轉變為藍紫。此比色感測方法展現了良好的濃度劑量效應，光波長600奈米對500奈米的比率與D-dimer濃度呈現線性關係。實驗結果顯示，此方法具有寬廣的濃度檢量範圍、高靈敏度及低檢測下限。此外，未經修飾的適體與奈米金顯著降低了檢測成本，並且反應迅速，可直接透過肉眼觀察顏色變化來定量D-dimer的濃度。綜合而言，適體與奈米金所組成的比色感測平台具備作為D-dimer檢驗定點照護工具的潛力。
圖 (三)、應用奈米金與適體之D-dimer感測