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何謂奈米？

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。



透視奈米世界

　國科會在「奈米科技交流會」上以「尺寸與技術」描繪出人類社會的發展階段：

世 代 區 分 使 用 的 尺 寸 單 位 技 術 與 工 具

農 業 時 代 c m ( 公 分 ) 農 業 工 具

工 業 革 命 m m ( 毫 米 ) 機 械 設 備

微 電 子 時 代 μ m ( 微 米 ) i c 電 子 元 件

二 十 一 世 紀 n m ( 奈 米 ) 分 子 技 術

　

奈米世界是介於「宏觀」和「微觀」之間的「介觀」世界。

那是一個神奇、美麗變幻、多樣、新奇，令人嘆為觀止的世界。

　

例如：

　

奈米銅材 銅是「良導體」，而奈米銅是「絕緣體」。

　

奈米瓷材 瓷器是「易碎品」，而奈米瓷器材料「可在室溫下任意彎曲」。



奈米碳管 奈米碳管的強度是「鋼的100倍」。

　

科學家們發現，在奈米尺度上，物質表現出種種「新穎的現象、奇特的效應、特異的性質」。

　

例如：

　

奈米織物 奈米紡織品不但質地細密、通風透氣性佳，並且防水、防污，常保衣物亮麗如新。

　

奈米玻璃 以奈米技術製成的玻璃，吸收自然光照後，會產生一塵不染的「自淨」作用。

　

奈米輪胎 以奈米粒子加強的輪胎，不但耐磨，使得輪胎壽命增大，並且可「直接再生」。

　

奈米光碟 奈米光碟的超大容量，是一般普通光碟容量的「一百萬倍」。

　

顯 示 器 奈米顯示器「薄如紙片」，耗電量極低，並可以捲曲，便於攜帶。

　

記 憶 體 奈米記憶體可以將大英百科全書儲存於「針尖」大小的體積，亦可把美國國會圖書館的全部藏書，儲存於「方糖」般大小的體積中。

　

量子電腦 量子電腦只需要數十分鐘，就能完成目前電腦數百年才能完成的工作。

　

生物蕊片 奈米驗血生物蕊片，能夠更早期的發現和診斷出多種疾病。

　

生物試劑 診斷白血病方面，比現有試劑靈敏度更高達「數千倍」。

　

奈 米 硒 奈米硒只有20～60 nm，它比病毒 ( 60-250 nm ) 還要小，可在對正常組織細胞絲毫不損害的情形下，殺死癌細胞，有效抑制腫瘤生長。

　

DNA技術 應用奈米技術，可開發出更快速分離DNA和基因排序的技術。

　

奈米電池 奈米「碳纖素電池」，可以大幅提高電量，使電池壽命長達10年而重量僅僅只有鋰電池的一半。

　

醫用器械 科學家們相信，未來奈米級「主動性醫用器械」，能達到「修補細胞核」那麼精密的程度。