• 奈米 (nanometer)是一個長度的單位。1奈米 = 十億分之1米(10-9 meter),約為分子或DNA的大小,或是頭髮寬度的十萬分之一。
  • 奈米結構的大小約為1 ~ 100奈米,即介於分子和次微米之間。在如此小的尺度下,古典理論已不敷使用,量子效應(quantum effect)已成為不可忽視的因素,再加上表面積所佔的比例大增,物質會呈現迴異於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。

  • 以無人不愛的黃金為例,當它被製成金奈米粒子(nanoparticle)時,顏色不再是金黃色而呈紅色,說明了光學性質因尺度的不同而有所變化。又如石墨因質地柔軟而被用來製作鉛筆筆芯,但同樣由碳元素構成、結構相似的碳奈米管,強度竟然遠高於不銹鋼,又具有良好的彈性,因此成為顯微探針及微電極的絕佳材料。

  • 奈米結構除了尺寸小之外,往往還擁有高表面/體積比、高密度堆積以及高結構組合彈性的特徵。所謂的奈米科技便是運用我們對奈米系統的了解,將原子或分子設計組合成新的奈米結構,並以其為基本「建築磚塊」(building block),加以製作、組裝成新的材料、元件或系統。因此,在製程的觀念上,奈米科技屬於「由小作大」(bottom up),與半導體產業透過光罩、微影、蝕刻等「由大縮小」(top down)的製程相當不同。

  • 奈米科技涵蓋的領域甚廣,從基礎科學橫跨至應用科學,包括物理、化學、材料、光電、生物及醫藥等。例如奈米科技專家利用一種一端呈輪狀的合成酵素來驅動微型螺旋槳,製造出大小僅十幾奈米的分子馬達,成為分子機械上的一大突破。又例如IBM已成功地採用半導體碳奈米管製成場效電晶體,並進一步製作出單分子邏輯閘,是為分子電子學上的一大進展。

  • 在產業方面,奈米科技已經被公認為21世紀最重要的產業之一。從民生消費性產業到尖端的高科技領域,都能找到與奈米科技相關的應用。例如有名的「蓮花效應」(lotus effect)是指荷葉由於表面的奈米結構,因而具有抗水防塵的自潔功能,這個特性能用來改善高科技的戰機雷達天線罩,也可以運用來生產自潔玻璃及奈米馬桶等民生用品。

  • 總之,人類文明在歷經前兩個世紀的機械、電子乃至於資訊科技所帶來的工業革命,第四次工業革命的腳步儼然已隨著奈米科技的興起而到來,且由於其涵蓋領域甚廣,潛在的影響範圍遠超過半導體資訊產業,因此目前世界各國無不競相投注大量的人力與資金進行相關的研究開發。

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