簡介
近年來科技的重點是物件微小化及資源永續發展,因此奈米科技因應而生。奈米科技乃指製造奈米(10-9m,nm)大小的材料、元件或系統,並研究其特殊物理、化學、生物方面的性質及應用。由於奈米結構材料仍有很多的化學性質及物理性質,會隨著粒徑大小不同而發生變化,其潛在的應用價值將對基礎物質產生嶄新的認識及控制,其潛力橫跨各方面,諸如機械、材料、化學、光學、量測、軍事、能源環境與生物醫學等領域。以下大致介紹各項的發展:
- 通訊與光電領域:無線通訊、光通訊
- 精密機械與微機電領域:精密機械、微機電
- 材料與化工領域:奈米材料、光電特化
- 生技與醫藥領域:基因技術、中草藥
- 永續發展領域:資源保育、永續環境
當材料結構小到奈米尺寸時,材料中的原子大部分都成為表面原子,於是材料結構表面的物理和化學性質會特別顯著,且其表面原子的化學穩定性較差而有觸媒的作用,但卻會影響奈米結構的耐用性。此外,小結構中的電子會呈現顯著的量子效應,而奈米尺寸結構的表面會有電子波侷限和干涉現象,且其絕緣性質也會因電子穿隧現象而消失,表示固有基本的物理和化學觀念已不再適用。因此,找到具有高度化學穩定性的新材料,並同時知道其新物理和化學性質,便成為首要面對的挑戰。奈米碳管是以奈米科技所發現創造最知名的一種新材料。奈米碳管是目前自然界中所發現最細的管子,其具熱傳導性、導電性,強度佳、韌性佳且化學性質穩定。在商業用途上,奈米碳管可用於電視、個人電腦顯示器及電池等。
另外,奈米生物科技於原子和分子的層次與系統上創造、操控生物及生物化學的材料,研發探索生物體及疾病的奈米感測器如生物晶片等和生醫材料,不但可作為醫學診斷、監測和治療,甚至可控制、改變細胞基因。
奈米科技的概念,是從物質的最基本單位─原子和分子層次的操控物質,組合出極其微小的新材料和新機器。發展奈米科技將滿足對微小化器件的需求、資源更有效利用以及達到社會經濟發展的願景。
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