奈米科技

日期 2010年10月29日   作者 Admin
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奈米科技(英文:Nanotechnology)是一門應用科學,其目的在於研究於奈米規模時,物質和設備的設計方法、組成、特性以及應用。奈米科技是許多如生物、物理、化學等科學領域在技術上的次級分類,美國的國家奈米科技啟動計劃(National Nanotechnology Initiative)將其定義為「1至100奈米尺寸尤其是現存科技在奈米規模時的延伸」。奈米科技的世界為原子、分子、高分子、量子點和高分子集合,並且被表面效應所掌控,如范德瓦耳斯力、氫鍵、電荷、離子鍵、共價鍵、疏水性、親水性和量子穿隧效應等,而慣性和湍流等巨觀效應則小得可以被忽略掉。舉個例子,當表面積對體積的比例劇烈地增大時,開起了如催化學等以表面為主的科學新的可能性。

微小性的持續探究以使得新的工具誕生,如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等。結合如電子束微影之類的精確程序,這些設備將使我們可以精密地運作並生成奈米結構。奈米材質,不論是由上至下製成(將塊材縮至奈米尺度,主要方法是從塊材開始通過切割、蝕刻、研磨等辦法得到儘可能小的形狀(比如超精度加工,難度在於得到的微小結構必須精確)。或由下至上製成(由一顆顆原子或分子來組成較大的結構,主要辦法有化學合成,自組裝(self assembly)和定點組裝(positional assembly)。難度在於宏觀上要達到高效穩定的質量,都不只是進一步的微小化而已。物體內電子的能量量子化也開始對材質的性質有影響,稱為量子尺度效應,描述物質內電子在尺度劇減後的物理性質。這一效應不是因為尺度由巨觀變成微觀而產生的,但它確實在奈米尺度時佔了很重要的地位。物質在奈米尺度時,會和它們在巨觀時有很大的不同,例如:不透明的物質會變成透明的(銅)、惰性的物質變成可以當催化劑(鉑)、穩定的物質變得易燃(鋁)、固體在室溫下變成了液體(金)、絕緣體變成了導體(矽)。

奈米科技的神奇來自於其在奈米尺度下所擁有的量子和表面現象,並因此可能可以有許多重要的應用和製造許多有趣的材質。


資料來源:維基百科





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