日常生活中，人們能聞到氣味，卻很少意識到其中蘊藏的訊息。空氣中的氣體分子往往看不見、摸不著，卻可能與環境污染、產業製程，甚至人體健康密切相關。國立臺灣師範大學化學系優聘教授呂家榮率領「分析與化學感測器研究室 」，長期從事氣體分析與化學感測研究，試圖透過分析化學的方法，辨識這些肉眼看不見的分子訊號，讓氣味能被精確量測與解讀。

　　呂家榮研究的起點，與臺灣特殊的產業環境密切相關。早年他在工業技術研究院工作時，曾接觸到一個常見問題：許多工業區與住宅區距離相當接近，居民經常抱怨夜晚飄散的異味來自附近工廠，但等到環保單位抵達時，氣味早已消散，難以取得證據。

　　這樣的情況促使研究人員思考，是否能開發出可長時間監測空氣中微量氣體的分析設備。於是，呂家榮開始投入低濃度氣體即時監測技術，他將自製儀器長時間放置在現場，持續記錄空氣中的化學訊號，即使氣味短暫出現，也能留下分析線索。

　　在空氣污染的討論中，人們熟知的往往是細懸浮微粒PM2.5，但呂家榮指出，汽機車排放或工業廢氣中，還包含大量有毒氣體。這些氣體濃度可能極低，卻仍可能對人體健康造成長期影響。分析化學的其中一項任務，就是在極低濃度下辨識並量測這些分子。

　　隨著研究技術逐漸成熟，他與團隊也曾帶著自製儀器進入工業區進行現場測試，驗證實驗室技術在真實環境中的應用可行性。這項技術在高科技產業中具有重要價值，例如半導體製程需要極為乾淨的無塵室環境，即使是微量氣體雜質，也可能影響晶圓製造良率，透過這類技術，產業得以即時監控空氣品質，降低製程風險。

　　除了環境與產業應用，氣體分析也逐漸延伸到醫學領域。人體呼出的氣體中（例如：口臭、體味）包含多種揮發性有機化合物，這些化合物與人體代謝過程密切相關。若能分析呼氣中的分子組成，便可能判斷身體的健康狀態。這種「呼吸檢測」的概念，被視為一種非侵入式醫療檢測方法，只需要分析呼氣樣本，便可能提供疾病診斷線索。

　　約莫十年前，呂家榮與國立陽明交通大學光電系教授冉曉雯合作，結合化學感測與光電技術，並與長庚醫院醫師團隊共同研究，希望透過呼吸氣體分析腎臟疾病。研究團隊蒐集大量臨床資料，嘗試建立呼氣分子與疾病狀態之間的關聯。這項跨領域研究歷時多年，最後甚至促成技術轉移。

　　呂家榮也與產業創新密切連結。2008年他進入臺師大任教時，曾與初創業的氣體偵測公司創控科技。當時公司最初構想是開發呼吸檢測技術，但由於醫療產品開發周期長、成本高，後來轉而聚焦環境氣體監測市場，如今該公司專注於高階揮發性有機化合物（VOCs）監測與氣體分析儀的製造商，成為臺灣唯一擁有完整研發團隊的在地業者。

　　除了氣體感測研究，他也曾參與一項與鋼鐵產業相關的產學合作。過去鋼鐵表面防鏽常使用含六價鉻Cr"6+"（Hexavalent Chromium）的材料，但六價鉻具有致癌風險，已被歐盟法規禁止使用。面對出口限制、美國關稅風暴，臺灣相關產業必須尋找新的防鏽配方。呂家榮與團隊協助企業開發無鉻防鏽塗料，透過反覆調整材料配方與製程，最終成功建立可量產的技術方案。

　　化學也不只是實驗室裡的學問，呂家榮擔任化學系主任期間，也參與教育部的高中化學數位教材開發計畫，從零開始協助擴增因材網線上學習資源平台，讓高中生能透過數位教材理解化學概念。

　　多年來，呂家榮的研究從環境監測、產業製程、生醫應用，甚至是高中化學科線上教材，逐漸拓展不同領域。無論是空氣中的污染氣體、人體呼吸中的代謝分子，或是工業材料中的化學成分，背後都需要精密的分析技術與跨領域合作。對他而言，化學感測器不只是研究工具，更是一種理解世界的方法，透過分析那些看不見的分子，人們得以更早發現環境問題、提升產業製程品質，也為疾病診斷帶來新的可能。

(採訪撰文 | 由本校公共事務中心提供)。