金屬玻璃是合金在熔融態快速冷卻而形成的非晶合金，相對於一般的結晶相，非晶合金沒有結晶相所具有的晶格缺陷（如晶界、差排、空缺），而具有高強度，其獨特的結構和性能給工程應用帶來了新的挑戰。金屬玻璃在結構上的應用已被廣泛的探討，然而，金屬玻璃應用於光學尚未被探討過。在此項工作中，我們發現某些成分之金基金屬玻璃的介電常數為負值（圖一），因此這些金屬玻璃可被用作激發電漿子的材料。此外，因為金基金屬玻璃的玻璃轉變溫度較低，相比於價格高昂的光刻技術，我們可以在大氣中利用較為廉價的熱壓印方法在金屬玻璃薄膜表面製造大面積的奈米結構（圖二）。通過實驗和模擬證實了我們設計的奈米結構非常適用於表面拉曼信號增強（SERS）（圖三）。此外，因為金屬玻璃沒有晶界，所以因晶界散射導致的SERS效應減弱不會發生在金屬玻璃中。相比於傳統的SERS基板將一層金膜鍍制在有結構的矽晶片上，熱壓印之金基金屬玻璃薄膜會將矽晶片完全覆蓋，因此在收集拉曼信號時不會出現裸露矽晶片信號覆蓋待測物信號的情況。我們的研究結果為利用金基金屬玻璃薄膜通過低成本、高產量方法製造大尺寸表面電漿基板提供了新的途徑。研發結果以金基金屬玻璃薄膜在光電上之應用「Plasmonic Sensor」獲美國專利，其優勢為：
- 掌握具備產生表面電漿所需介電性質之金基金屬玻璃薄膜特殊成分。
- 利用金屬玻璃熱塑成型的特性，以奈米壓印來製作大面積週期性奈米結構。
- 金屬玻璃無晶界之特性避開晶界散射以提升表面電漿共振感測器之靈敏度。
- 低成本與大量生產，且奈米壓印模具可重複使用。
（材料系薛承輝教授提供）
圖ㄧ：不同成份之金銅矽金基金屬玻璃薄膜（R30 、R40、R50、R55）以及金、銅之介電常數 (a) 負實部， (b) 低值虛部。
圖二：以熱壓印法於金銅矽金屬玻璃薄膜上製造奈米結構。示意圖顯示(a)在R55金屬玻璃薄膜上以奈米壓印法製造SERS基板，以及(b)不潤濕性的金屬玻璃表面導致曲面在結構頂端的形成。電子顯微鏡影像顯示以矽壓印模具製作周期性的(c)奈米柱，(d)三角孔，(e)奈米壁和(f)半球，以及(g)以陽極氧化鋁壓印模板壓印的六角形柱。放大影像皆顯示於其插圖中。
圖三：(a)和(b)拉曼光譜圖結果顯示了具有六角形柱壓印結構的R55基板相比於無結構的矽基板上具有著對於結晶紫增強的拉曼特徵訊號。(c) 在1178 cm–1、1620 cm–1和917 cm–1處的拉曼特徵峰強度與結晶紫濃度之關係圖。(d)在三種基材的p-ATP拉曼光譜：壓印的R55，鍍覆金於具有結構的矽晶片，以及平面R55於矽晶片上。