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張煥正

特聘研究員

張煥正
Email: hchang[at]gate.sinica.edu.tw
Office: R337
Tel: +886-2-2366-8260
Lab: 510
Lab Tel: +886-2-2366-8226
Biophysical Chemistry Laboratory

研究興趣

  • 生物物理化學
  • 生物質譜學
  • 生物光子學
  • 量子感測

研究概述

張煥正博士首創「螢光奈米鑽 石(fluorescent nanodiamond, FND)」之術語，並率先將此量子生物材料應用於生物醫學研究，開創了奈米鑽石於細胞追蹤、疾病診斷與藥物傳輸等多項臨床應用的新領域。其所開發的 FND 材料具備優異的生物相容性、穩定的螢光特性與量子感測能力，成為先進生醫影像技術的重要平台。在技術推廣方面，張博士及其團隊已取得多國多項螢光奈米鑽石相關專利，並積極推動技術移轉與商品化。其研發成果已成功授權予國際半導體與生醫領導廠商，並進入市場銷售，顯示其研究具高度實用價值 與產業影響力。在學術貢獻方面，張博士著有專書《Fluorescent Nanodiamonds》，系統 整理 FND 材料的物理性質、製備方法及其在生醫領域的應用，廣受國際學界引用與推崇; 另亦發表逾百篇高影響力期刊論文，內容涵蓋奈米鑽石合成、光物理特性、量子感測與臨床應 用等，並在國際重要期刊與學術會議上獲得高度關注與肯定。

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學歷

  • 民國70年，台灣大學農業化學系學士
  • 民國72年，台灣大學農業化學系碩士
  • 民國79年，美國印地安那大學化學系博士

經歷

  • 民國79至82年，美國哈佛大學化學系 博士後研究員
  • 民國83至89年，中央研究院原子與分子科學研究所 副研究員
  • 民國84至85年，美國加州柏克萊大學化學系研究
  • 民國89年102年，中央研究院原子與分子科學研究所 研究員
  • 民國93至98年，台灣師範大學化學系 合聘教授
  • 民國94至96年，國科會自然處化學學門 審議委員
  • 民國95年103年，中國化學會會誌 常務編輯
  • 民國96至101年，台灣大學化學系 合聘教授
  • 民國101年至105年，中央研究院學術諮詢總會 副執行秘書
  • 民國102年迄今，中央研究院原子與分子科學研究所 特聘研究員
  • 民國103年迄今，國立台灣科技大學化學工程學系 榮譽講座教授
  • 民國105年迄今，台灣師範大學化學系 合聘教授

獎項與榮譽

  • 民國87年，中央研究院年輕學者著作獎
  • 民國90年，第2屆清華化學科技文教基金會傑出青年學者
  • 民國92至94年，國科會傑出研究獎
  • 民國96至100年，中央研究院深耕計畫
  • 民國96至100年，傑出人才基金會傑出人才講座
  • 民國97年，第52屆教育部學術獎
  • 民國99至102年，國科會卓越領航研究計畫
  • 民國102至106年，中央研究院深耕計畫
  • 民國103至106年，科技部卓越領航研究計畫
  • 民國103年，中國化學會會誌103年度最佳論文獎
  • 民國103年，侯金堆傑出榮譽獎
  • 民國104至106年，科技部傑出研究獎
  • 民國106年，科技部未來科技突破獎
  • 民國106年，有庠科技講座
  • 民國108至112年，中央研究院深耕計畫
  • 民國108年，台法科技獎
  • 民國108年，第16屆國家新創獎
  • 民國108年，中國化學會會誌108年度最佳論文獎
  • 民國109年，臺灣奈米生醫學會傑出研究獎
  • 民國110年，國家新創精進獎
  • 民國110年，中國化學會學術獎章
  • 民國112年，國科會未來科技獎
  • 民國113年，國科會傑出特約研究員
  • 民國114年，國家新創精進獎
  • 民國114年，《JCCS》年度最佳論文獎
代表著作
  1. Y. Y. Hui*, Y.-M. Tsui, Y.-X. Tang, and H.-C. Chang*, “Ultrathin fluorescent nanodiamond films for nanoscale quantum sensing in operando semiconductor devices,” Adv. Funct. Mater. 36, e13406 (2026).
  2. T.-I. Yang, Y.-Y. Hui, J.-I. Lo, Y.-W. Huang, Y.-Y. Lee, B.-M. Cheng*, and H.-C. Chang*, “Imaging extreme ultraviolet radiation using nanodiamonds with nitrogen-vacancy centers,” Nano Lett. 23, 9811–9816 (2023).
  3. Y. Y. Hui, O. Y. Chen, H.-H. Lin, Y.-K. Su, K. Chen, C.-Y. Wang, W. W.-W. Hsiao, and H.-C. Chang*, “Magnetically modulated fluorescence of nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds for ultrasensitive biomedical analysis,” Anal. Chem. 93, 7140–7147 (2021).
  4. H.-C. Lu*, J.-I. Lo, Y.-C. Peng, S.-L. Chou, B.-M. Cheng*, and H.-C. Chang*, “Nitrogen-vacancy centers in diamond for high-performance detection of vacuum ultraviolet, extreme ultraviolet and X-rays,” ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 3847−3853 (2020).
  5. H.-C. Chang, W. W.-W. Hsiao, and M.-C. Su, Fluorescent Nanodiamonds, Wiley (2019) (296pp).
  6. F.-J. Hsieh, Y.-W. Chen, Y.-K. Huang, H.-M. Lee, C.-H. Lin, and H.-C. Chang*, “Correlative light-electron microscopy of lipid-encapsulated fluorescent nanodiamonds for nanometric localization of cell surface antigens,” Anal. Chem. 90, 1566–1571 (2018).
  7. H.-C. Lu*, S.-L. Chou, Y.-C. Peng, J.-I. Lo, B.-M. Cheng*, and H.-C. Chang*, “Far-UV excited luminescence of nitrogen-vacancy centers: Evidence for diamonds in space,” Angew. Chem. Int. Ed. 56, 14469–14473 (2017).
  8. L.-J. Su, M.-H. Wu, Y. Y. Hui, B.-M. Chang, L. Pan, P.-J. Hsu, Y.-T. Chen, H.-N. Ho, Y.-H. Huang, T.-Y. Ling*, H.-H. Hsu*, and H.-C. Chang*, “Fluorescent nanodiamonds enable quantitative tracking of human mesenchymal stem cells in miniature pigs,” Sci. Rep. 7, 45607 (2017) (11pp).  
  9. P.-C. Tsai, C. P. Epperla, J.-S. Huang, O. Y. Chen, C.-C. Wu, and H.-C. Chang*, “Measuring nanoscale thermostability of cell membranes with single gold-diamond nanohybrids,” Angew. Chem. Int. Ed. 56, 3025–3030 (2017).
  10. W. W.-W. Hsiao, Y. Y. Hui, P.-C. Tsai, and H.-C. Chang*, “Fluorescent nanodiamond: A versatile tool for long-term cell tracking, super-resolution imaging, and nanoscale temperature sensing,” Acc. Chem. Res. 49, 400–407 (2016).
  11. Y.-K. Tzeng, P.-C. Tsai, H.-Y. Liu, O. Y. Chen, H. Hsu, F.-G. Yee, M.-S. Chang*, and H.-C. Chang*, “Time-resolved luminescence nanothermometry with nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds,” Nano Lett. 15, 3945–3952 (2015).
  12. T.-J. Wu, Y.-K. Tzeng, W.-W. Chang, C.-A. Cheng, Y. Kuo, C.-H. Chien, H.-C. Chang*, and J. Yu*, “Tracking the engraftment and regenerative capabilities of transplanted lung stem cells using fluorescent nanodiamonds,” Nat. Nanotechnol. 8, 682–689 (2013).
  13. V. Vaijayanthimala, P.-Y. Cheng, S.-H. Yeh, K.-K. Liu, C.-H. Hsiao*, J.-I. Chao*, and H.-C. Chang*, “The long-term stability and biocompatibility of fluorescent nanodiamond as an in vivo contrast agent,” Biomaterials 33, 7794–7802 (2012). 
  14. H.-C. Chang, W. Fann, and C.-C. Han, “Luminescent diamond particles,” US Patent 8,168,413 (2012). 
  15. Y.-K. Tzeng, O. Faklaris, B.-M. Chang, Y. Kuo, J.-H. Hsu, and H.-C. Chang*, “Superresolution imaging of albumin-conjugated fluorescent nanodiamonds in cells by stimulated emission depletion,” Angew. Chem. Int. Ed. 50, 2262–2265 (2011).
  16. N. Mohan, C.-S. Chen, H.-H. Hsieh, Y.-C. Wu*, and H.-C. Chang*, “In vivo imaging and toxicity assessments of fluorescent nanodiamonds in Caenorhabditis elegans,” Nano Lett. 10, 3692–3699 (2010).
  17. H.-C. Chang*, “Ultrahigh-mass mass spectrometry of single biomolecules and bioparticles,” Annu. Rev. Anal. Chem. 2, 169–185 (2009).
  18. Y.-R. Chang, H.-Y. Lee, K. Chen, C.-C. Chang, D.-S. Tsai, C.-C. Fu, T.-S. Lim, Y.-K. Tzeng, C.-Y. Fang, C.-C. Han, H.-C. Chang*, and W. Fann*, “Mass production and dynamic imaging of fluorescent nanodiamonds,” Nat. Nanotechnol. 3, 284–288 (2008).
  19. C.-C. Fu, H.-Y. Lee, K. Chen, T.-S. Lim, H.-Y. Wu, P.-K. Lin, P.-K. Wei, P.-H. Tsao, H.-C. Chang*, and W. Fann*, “Characterization and application of single fluorescent nanodiamonds as cellular biomarkers,” Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 727–732 (2007).
  20. Z. X. Nie, Y.-K. Tzeng, H.-C. Chang*, C.-C. Chiu, C.-Y. Chang, C.-M. Chang, and M.-H. Tao, “Microscopy-based mass measurement of a single whole virus in a cylindrical ion trap,” Angew. Chem. Int. Ed. 45, 8131–8134 (2006).
  21. S.-J. Yu, M.-W. Kang, H.-C. Chang*, K.-M. Chen, and Y.-C. Yu, “Bright fluorescent nanodiamonds: No photobleaching and low cytotoxicity,” J. Am. Chem. Soc. 127, 17604–17605 (2005).
  22. X. L. Kong, L. C. L. Huang, C.-M. Hsu, W.-H. Chen, C.-C. Han, and H.-C. Chang*, “High-affinity capture of proteins by diamond nanoparticles for mass spectrometric analysis,” Anal. Chem. 77, 259–265 (2005).
  23. H.-C. Chang*, C.-C. Wu, and J.-L. Kuo*, “Recent advances in understanding the structures of medium-sized protonated water clusters,” Int. Rev. Phys. Chem. 24, 553–578 (2005).
  24. L. C. L. Huang and H.-C. Chang*, “Adsorption and immobilization of cytochrome c on nanodiamonds,” Langmuir 20, 5879–5884 (2004).
  25. J. C. Jiang, H.-C. Chang, Y.-S. Wang, S. H. Lin, Y. T. Lee, G. Niedner-Schatteburg, and H.-C. Chang*, “Infrared spectra of H+(H2O)5-8 clusters: Evidence for symmetric proton hydration,” J. Am. Chem. Soc. 122, 1398–1410 (2000).
  26. C.-L. Cheng, H.-C. Chang*, J.-C. Lin*, K.-J. Song, and J.-K. Wang, “Direct observation of hydrogen etching anisotropy on diamond single crystal surfaces,” Phys. Rev. Lett. 78, 3712−3716 (1997).
  27. H.-C. Chang*, J.-C. Lin, J.-Y. Wu, and K.-H. Chen, “Infrared spectroscopy and vibrational relaxation of CHx and CDx stretches on synthetic diamond nanocrystal surfaces,” J. Phys. Chem. 99, 11081–11088 (1995).