奈米 奈米構材之奈米效應

版大您好：
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。
詳細內容 → http://nano.nchc.org.tw/aboutnano.php

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奈米管與石墨中的分子是以六角形排列,所以會造成奈米管與石墨表面的電阻大小隨著方向不同而改變.這項發現有許多重要意義:首先,這是電子在不同材料中沿著特定方向傳輸的最直接量測.而當使用奈米管,線狀分子結構來製作極小電路時,我們便必須知道元件組裝的方向.此外,我們也可以利用奈米結構的方向性來當作感測器.
去年 UNC-CH 研究群在 Nature 上發表碳奈米管在石墨上是較易滾動而非滑動.他們在 Physical Review 上認為滾動是因為奈米管與石墨表面外層分子互相連結所造成的.所以當外層分子相互連結時,奈米管便會滾動;而分子不相互嵌入時,奈米管便會滑動,這便可以形成齒輪.加上新發現具有方向性的電性特徵,便組成微機械的基礎了.
由於碳奈米結構的高曲性,高應力與高彈性,目前碳纖維已經大量使用在網球拍等運動器材與航太材料上.而 UNC-CH 研究群正進行製作奈米操縱器,一項結合原子力顯微鏡(AFM)與虛擬實境回饋系統,讓科學家可以"看到與感覺到"奈米結構的探測與移動.
詳細內容 → http://www.sciscape.org/news_detail.php?news_id=307

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楊台發表示，新的世紀以來，材料尺寸和結構的奈米化產生了許多前所未見的奇異特性，奈米材料的研發無疑的是廿一世紀科技發展中最重要的一環，且是全世界的潮流。而鑽石具有許多超越其他材料的特性，應用範圍十分廣，包括有研磨、功割、視窗、生醫感測和電子材料等。每年世界鑽石市場的需求超過千噸，人工合成的化學氣相沈積鑽石具有重大的市場商機。應用在生醫感測和電子材料上的鑽石，更是不計成本，品質要求嚴苛。
楊台發利用多孔矽表面的奈米粗造結構，將奈米結構的鑽石薄膜沉積於多孔矽基板。因為多孔矽粗造表面的奈米結構使其表面積增加千倍以上 在感測元件微奈米化時效率可提高千倍以上。利用了鑽石薄膜結構的奈米特性，其電化學特性也因此提升數倍。
製程上還須控制當鑽石薄膜沉積時，不能破壞多孔矽奈米的表面結構，故鑽石薄膜，一方面必須依多孔矽奈米的表面結構在其上成長；另一方面，鑽石薄膜需克服成長時，因成核過大而失去奈米的粗造結構。需運用CVD加滲硼雜質法鍍鑽石薄膜，以及大的負偏壓，控制適當溫度、氣體流速和壓力等條件，而楊台發克服鍍鑽石時成核過大的困難──無須成核即可成長鑽石薄膜，目前申請台灣專利中。
楊台發提到，與一般的鑽石薄膜電極相較，因為須成核製程，薄膜厚度可至奈米，適合微奈米化元件未來在生醫、電子感測等應用及發展，不但如此，還將應用於IC產業，楊台發同時研發出電腦中央處理器的鑽石薄膜基板，協助電腦散熱降溫，預計未來開發後，商機無限。
詳細內容 → http://hotnews.nsysu.edu.tw/news-pub/2006/200606/20060607.htm

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