【精编汇总版】小奈米合集

1、精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】1/6精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】1/6【精编汇总版】小奈米合集精品文档合集精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】2/6精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】2/6小奈米，大未來文/吳茂昆（中硏院物理所所長、中硏院院士）2003.2.21 屮闔洋報制IU I版奈米科技正在創造新_波的技術革命與產業，預測未來的影響，將遍及儲能、 光電、電腦、記錄媒禮、機械工具、醫學醫藥、基因工程、環境與資源、化學工 業等產業。你還能不了解這項新科技嗎？PARTI.te件微小化旳難題物理科學有一們學問熱力學，是探討熱與能及其相互關係的一門 學問。今天所有的自

2、動機械的發明即是以熱力學的科學基礎發展而來。熱力學定 律明確的闡釋個非常重要的自然法則：宇宙萬物的總能源雖然亙古不變，但可 作爲有效應用的資源是與時消失的。這是所有物種均會老化，包括星球也會滅寂的自然規律。所以科學家努力從 事科學技術硏發的最終極目的，即是希望能夠師法自然，尋求可以最有效應用自 然資源的方法。透過科學家們自十七世紀以來積極的探究與努力，經歷了生產工具機械化； 能源通訊電磁化；以及應用電腦的資訊網絡化三階段的工業革命，使我們今天得 以享受應用微谊子科學技術及案腦網路傳遞資訊的優質生活。然而，這些偉大的 成果，並非全無負面的。尤其進入21世紀，這些髙科技將完全主導人類生活，勢 必造

3、成人類對自然資源加劇的消耗。因此，在製作具多功能性的電子產品，及建立更精準的儀器和高速網路通道 的同時，硏發製作體積更小、重量更輕、能量密度更高、具經濟、安全、環保性 的各類元件，並開發使自然資源的耗損降至最低的創新科技，是科學家當前面臨 的最迫切的課題。PART2.甚麼是奈米科技?因此，我們將面臨元件微小化後的許多根本難題，其中包括材料是否適用， 元件製程遇到的瓶頸等。更重要的是：即使目前我們的科技已有相當成就，但能 製作的元件，與自然界生物體內的許多精密元件比較，不僅在功能上遜色，在資 源及能源應用的效率上，更是有天壤2別。幸而，在上世紀末，由於科學與技術的快速進步，讓我們可以開始探索奈

4、米的微妙世界，使我們向另一波工業革命-奈米科技的應用推進。奈米結構一方 面是一個令科學家們充滿了幻想的神奇領域，其整體的發展使我俨1得以踏上開解 大自然奧秘的第一步，滿足我們對大自然的好奇心。另一方面，前述之元件微小 化所面臨的材料及技術瓶頸，也將因奈米科技的應用硏發而有所突破。精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】3/6精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】3/6奈米科技正在創造新波的技術革命與產業，它對人類生活的影響將是全面 的，不僅將改變我們製作事物的方法，同時也會改變我們所能製作事物的本質。 預測未來奈米科技所產生的新材料、新特性及其衍生之新裝置、新應用及所建立 之精確量測技術的影

5、響，將遍及儲能、光電、電腦、記錄媒體、機械工具、醫學 醫藥、基因工程、環境與資源、化學工業等産業。甚麼是奈米科技？奈米是英文nanometer的音譯，nanometer是長度的單 位 數學符號爲nm 一奈米爲十億分之一米（或公尺）（lnm= lxl0-9m）。一個相 當的比擬是將地球縮小至直徑爲一公尺的圓球，則一顆約一公分的珍珠等比例 縮小後的尺寸即約爲一奈米。今天我們談奈米科技，泛指那些根據Inm至100 nm 尺寸大小之物質的特性所衍生的創新科技。PART3径了力學的規範【時報科學與人文】版面推出後，李政道院士寫的文章中指出，20世紀初， 科學槪念曾產生革命性的變化。透過普朗克、愛因斯坦、

6、波爾、海森堡、薛定格、 狄拉克、費米等偉大物理學家的開創性工作，建立了統馭微觀世界物質運行法則 的量子力學和量子統計學。幾乎20世紀所有的科技文明都由量子力學和量子統計 學這些理論的應用發展而來。根據量子力學理論，任何物質都呈現粒子與波（稱爲 物質波*或德布洛利波-de BrogHc Wave）的雙軍性。在巨觀狀態下，此量子性的表格模板象完全可以忽略。而在微觀世界，德布洛利波 是明顯存在且可測定的物理量。例如一般家用電視之映像管爲產生影像所發出的 電子束，其相應的德布洛利波的波長約爲零點二奈米（2x10-10公尺），相當於一個 原子的大小這時電子的行爲呈現粒子與波動的雙重特性必須依循量子力學的

7、 規範。我們日常生活中所接觸的大多數物質，是由超過兆億個原子以規則的排列形 成特定的結構。以金飾爲例，一個普通的金戒指大約含超過兆億個（大於1023）金原 子。其基本單位是一個立方晶體的原胞，所有原子以週期性的排列組合而成。科 學家可以用量子力學原理僅就立方體的原胞結構做計算，然後依週期性的展延得 到固體金塊的物質特性。由此我們可以完全瞭解金塊之所以具有高導電性髙化 學穏定性、高熔點、具延展性及呈金黃色外觀等特質。然而，在奈米尺度時，隨著尺寸的大小，其所含的原子數只約在幾十個到上 百萬個。此時，物質不再具有前述塊狀系統所具有的結構週期性特徴。在平常狀 態下系統內的電子波的長度約與整個系統的大小

8、相當，這時電子的波動性在呈現 物質特性時得以充分的展現，也就是量子效應將主導其物性行爲。奈米結構的幾何形狀，表格模板面積的大小及相互之間的作用也將決定其性質，而 展現出顯著改善或全然不同的物理、化學的特性和現象。例如金的奈米微粒，不 再具有導電性，其外觀顏色也隨顆粒大小而變，熔點下降到只有約攝氏六百度， 且具有異常高的化學反應活性，這與我們所熟悉的黃金特質完全不同。因此，金 的奈米微粒，不再可用爲飾物，但它在如藥物輸送治療疾病上的應用，將有極大 的發展空間。精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】4/6精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】4/6PART4.由下而上之自組裝技術突破科學家早在

9、二十世紀中已開始認識到奈米世界可能帶來之寬廣的空間，但由 於缺乏有效可行的對微細結構進行觀測與操控的技術而無多少進展。隨著半導體 微電子所需之由上而下蝕刻技術的發展及各種顯微技術-包括電子顯微技術、 掃描隧顯微術等的成功發展，到二十世紀末，科學家已可偵測及控制個別原子或 原子簇進而建造及瞭解奈米結構。另一方面，由原子、分子由下而上之自組裝技術突破，使化學家們得以 開始設計超大分子及其他各種奈米結構及材料。進一步探究這些奈米結構所具有 的神奇功能。更重要的是，大多數的生物體的基本元素如DNA、蛋白質等有機大 分子，即是以奈米結構型態存在並運作。奈米科技的發展讓我們可以開始掌握瞭解這些奈米結構的特

10、性，並將之聚合 成特殊功能的材料或新裝置，而得以有效率的製造或使用這些裝置。這些整體的 發展使我們得以踏上開解大自然奧秘的第-步，滿足我伊對大自然的好奇心。奈米級材料具有高活性、大表格模板面積、自我組裝、超晶格特性及特殊光電效應 等功能。透過這些奈米特性，將帶來新的突破。以新世代儲能産品爲例，除可提 供高儲能密度電池及高效率高壽命能源，來減少資源的消耗外:並可加速低污染、 高效能電池的開發腳步，以減少空氣汙染與石化能源的消耗。因此，奈米科技的 發展可以帶來新的能源開發與應用槪念，達到有效應用地球資能的願景。PART5.推動國家型硏究計畫科學隨著科學技術的發展，電子元件的細微化是必要的-控制在奈

11、米層次所 製造出來的奈米電子元件，在元件密度速度耗能及成本上的效益，將遠遠超 過現有的半導體技術。此外，利用生物分子爲出發點探討相關之奈米技術，如分 子光電元件、電子傳遞等，也將帶我們進入全新的領域。而結合生物材料或生物 技術，應用於生醫領域，如生物晶片、生物感測器的開發更進一步的我們可以 應用奈米科技製造人工視網膜、人工嗅覺、人工味蕾、人工神經傳導來模仿生物 技能。明顯的，上述的發展將可以完全滿足我們希望元件更微小化的需求。如何將奈米科技的特性，轉成實際應用進而產生具體經濟成效，是今日所有 科技發展先進國家重視奈米科技的最主要因素，也是我們建議推動國家型硏究計 畫的緣由。初期階段，考量目前產

12、業發展優勢，以及未來奈米技術應用衍生的國 際間競合關係，我們將以加速結合國內外科學技術的知識與經驗，提昇及建立未 來產業發展之關鍵基礎環境能力，且以特定產品爲載具驗證奈米技術之實用性等 題重點。目前國際間奈米技術旅業化的發展尙屬萌芽階段。因此，我們應重視具創新 技術的發展活動和保障權益，使無形資產（如人才、智慧財產權）在未來知識經濟產 業活動中發揮更積極的意義，縮減未來國內產業與先進國家相同（或類似）產業附加 價値的差距，並漸漸形成與先進國的經濟發展中產業間活動更堅實的互補關係。精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】5/6精品文档合集：【精编汇总版】小奈米合集】5/6奈米介觀世界的特殊現象正逐漸被揭露，我們希望以此爲基礎，一方面進一 精品文档合集：【