奈米科技 Nano Technology 什麼是奈米科技？.

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1 奈米科技 Nano Technology 什麼是奈米科技？

2 大綱 引言 什麼是「奈米」？ 什麼是「奈米科學」？ 奈米材料的基本定義 奈米材料的基本特徵 奈米現象 蓮花效應 光觸媒 奈米結構的檢測工具
新聞 台灣奈米材料研究現況及未來方向 結語

3 引言 由於人類對微小化材料的殷切需求，「微小化」已是21世紀科技發展中的一項重要課題，而奈米科技就是以這個主題為導向的科技。
正如微米科技在廿世紀所扮演的關鍵性角色，奈米科技已被公認是廿一世紀最重要的科技產業。

4 Shaping the world atom by atom
Nano Technology Shaping the world atom by atom 二十世紀量子力學對微觀的解釋革命性 的改變了人類對自然的認識。 但技術的發展卻多半是停留在由巨觀的 角度出發。 二十一世紀的奈米科技則將技術的領域 也提昇到微觀的層次， 它將革命性的改 變人類技術的發展。

5 什麼是「奈米」？ 奈米的英文全名是nanometer，簡寫為nm，它與微米（μm）同樣是長度的單位。 大小／長度的單位： 大小／長度的單位：
“侏儒”的意思 奈米的英文全名是nanometer，簡寫為nm，它與微米（μm）同樣是長度的單位。 大小／長度的單位： 1毫米（mm）= 公尺（m） 1微米（mm）= 10–6公尺= 毫米的千分之一 1奈米（nm）= 10 –9公尺（十億分之一公尺） =微米的千分之一 大小／長度的單位： 1毫米（mm）= 公尺（m） 1微米（mm）= 公尺= 毫米的千分之一 1奈米（nm）= 公尺（十億分之一公尺） =微米的千分之一

6 在實際生活中，一粒質地很細的痱子粉，它的直
徑就大約是1微米。而1個奈米就等於一粒痱子粉 的千分之一。 人類紅血球細胞的大小約為7.5個微米（μm）， 亦即7,500奈米，因此奈米級的物件約只有紅血 球的千分之一。 以一公尺比為地球直徑，一奈米大約為一個玻璃 彈珠的直徑。 1奈米大約是2~3個金屬原子或10個氫原子排列在 一起的寬度。

7 紅血球和白血球 2 ~ 5 mm 空氣平均自由路徑 59 nm (1 atm., 0℃) 原子間最短距離 (石墨) (Cs) nm DNA 0.5 ~ 2 nm 藍光波長(blue) nm 綠光波長(green) nm 黃光波長(yellow) nm 單位晶胞之晶格常數(lattice constant), 亦即晶體之最小構成單位之邉長約為 0.23 (Be) ~ 2.44 nm (S)。

8 Carbon base materials – Allotrope
碳的家族 Comparison of diameter of various carbon materials

9 尺寸的範例

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13 奈米材料、元件、生物細胞及病毒等相對尺寸大小位置圖。
單電子電晶體 巨磁電阻層

14 奈米科學 探討與奈米材料有關的物理、生物與化學性質的學問。 依領域來劃分，奈米科學主要包括： （1）奈米物理學或介觀物理 （2）奈米化學
（3）奈米材料學 （4）奈米生物學 （5）奈米電子學 （6）奈米加工學 （7）奈米力學

15 奈米技術掌握許多領域的發展 資訊技術 生物技術 醫療技術 能源問題 環境問題 材料科學

16 資訊技術 資料保存在非常小的晶片裡 如紙般超薄柔軟的電子顯示器也可望出現

17 生物技術 遺傳工程學 基因食品

18 環境問題 可以分解存在大氣中的有害物質 利用微生物製造有機肥料

19 材料科學 利用探奈管這種微小素材可以製造出強度達鐵10輩的材料

20 能源問題

21 先進國家的奈米科技現況比較

22 奈米材料的基本定義 任何材料的尺寸，三個維度之中，至少一個維度的長度是奈米級（也就是介於1~100 nm之間），就稱之為奈米材料。

23 奈米材料在結構上可以分為以下三種形式 顆粒狀（代表零維奈米材料，0D） 柱狀或線狀（代表一維奈米材料，1D） 層狀（代表二維奈米材料，2D）

24 何謂奈米結構材料?? Nano materials 奈米材料: Nano structured materials奈米結構材料
奈米材料的更廣泛定義被認為是：材料的建構元塊之三維空間中至少有一維處於奈米尺度範圍 。若是以電子的傳輸為標準來嚴格定義的話，材料的建構元塊之三維空間中至少有一維電子移動受限。 Nano structured materials奈米結構材料 並非只是將材料的建構元塊之大小控制在1~100 nm之範圍內，還需要使其具有明確的及均勻態的物理及化學性質，如此方為新時代奈米結構材料之範疇。

25 從材料科學看奈米結構材料 (1) 材料科學(materials science)是研究材料的結構、性質與製程關係的一門科學。
所謂結構可以分為 原子結構 (atomic structure)， 分子結構 (molecular structure)， 鍵結結構 (bonding structure)， 晶體結構 (crystal structure)， 微觀結構 (microstructure) 巨觀結構 (macrostructure)

26 從材料科學看奈米結構材料 (2) 微觀(microscopic) = 原子與分子結構 (物理和化學學界)
微觀結構 = 金相組織中之構成元素(constituents) (材料科學 學界) 巨觀(macroscopic) = 材料的塊材 介觀(mesoscopic) = 介於巨觀與微觀之間 “奈米結構材料” 是否為 “晶體材料” (crystalline materials) ??

27 奈米結構材料之範圍 原子 (< 0.5265 nm) 及分子結構 (2 ~ 5 nm) 奈米結構材料 (0.4 ~ 100 nm)
微細結構 (100 nm ~ 100 mm) 巨觀結構 (> 100 mm )

28 奈米科技與奈米結構材料之由來 美國發明電燈泡的愛迪生(Thomas A. Edison) 首先使用碳纖維製做電燈泡的燈絲，到1950年代應用於太空及航空工業的強化材料。 1985年 Kroto 等人鑑定出一種含60個碳原子之球狀物，半徑約為 0.41 nm，被稱為 “C60” ，或稱富勒烯 (fullerenes) 1991年日本 Iijima，首先提出這個中空碳絲的結構，並取了一個新的名字 “碳奈米管” (carbon nanotubes, or CNTs)，有人稱”奈米碳管” (0.41*0.74/0.077)3 = 60

29 ECR-CVD法成長之CNTs 之SEM 照片
碳奈米管

30 The famous “buckyball” C6
Superconducting Photonic applications Biological applications

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32 一個奈米材料粒子到底具 有多少個原子？ 1 << 3,800 << 10 微觀 介觀 巨觀
一個奈米材料粒子到底具 有多少個原子？ 我們以球形的「金」奈米粒子為例，金的原子 半徑為0.16 nm，一顆直徑為5 nm的球形金奈 米粒子便包含大約3,800個金原子。 26 1 << 3,800 << 10 微觀 介觀 巨觀

33 奈米材料的基本特徵 當材料尺度由巨觀到微米，再縮小到奈米時， 它所代表的意義並不只是尺寸的縮小。 在此尺寸下，許多量子效應與現象特別顯著，
因此，奈米結構能產生完全不同於大尺寸物質 的新性質，因此也就衍生了許多新的應用。

34 例子 蓮花表面之奈米結構使污泥無法沾附（蓮花效應Lotus effect） 金的顆粒大小在5 奈米時熔點大幅下降
奈米銅材料比普通銅要堅固數倍以上 奈米尺寸的二氧化鈦(TiO2) 的導電性數倍於普通 尺寸的二氧化鈦，電阻溫度係數甚至可以下降到 負值 奈米碳管抗斷裂的能力比一般鋼鐵材料高十二倍

35 奈米材料的小尺寸，造就了表面原子數激增（也
就是說表面積對體積的比例大增）與量子效應的 出現兩個基本特徵。

36 (1) 表面原子數激增的現象 粒子越小，裡面的原子數越少，暴露在表面上的 原子所占的比率就越高。

37 奈米粒子中所含的原子數以及表面原子所佔的比
率與粒徑的關係

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39 由於奈米粒子體積非常小，材料表面原子與整體材料原子的個數比例值就變得非常顯著
而固體表面原子的熱穩定性與化學穩定性都要比內部原子要差的多，所以表面原子的多寡代表了催化的活性，即 大表面積是一個好觸媒材料的基本要素

40 (2) 量子效應的出現 對奈米材料而言，當材料的尺寸由巨觀縮小至接 近於數個原子或分子的大小時，其能量狀態的分
布由連續轉變為量化的狀態，繼而明顯地影響奈 米材料的許多性質。 量子化是微觀世界中一個普遍的現象，它敘述微觀世界的物質所可 以具備的能量或是其他的參數，不會是任意實數，而是量化的，也 就是不連續的。

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43 奈米現象 奈米材料因大小及行業不同，有許多名稱，例如
原子團簇(cluster)，奈米微粒，奈米粉末，奈米管，奈米線，奈米棒，奈米薄膜，等等。最重要的定義是電子移動受到一些限制。 一般奈米結構材料之特性如下 量子限域效應(Quantum confinement effect) 量子尺寸效應 小尺寸效應 表面效應 量子穿隧效應與巨觀的量子穿隧效應 量子干涉效應(quantum interference effect) 庫倫阻塞(coulomb blockade for single or few electron effect) 奈米粒子魔數(magic number) 化

44 奈米現象例子(1) 奈米Cu之自擴散是晶体的1016 ~ 1019倍。電子運動受到限制。 表面粗糙度大，使得表面能對稱性下降。
奈米Ag由導体變成絕緣体。 使陶瓷材料韌性增加。 使得熔點降低: 2 nm Au 粒子熔點由 1337K 變成 600K。 光吸收增加， 光反射能力明顯下降。 磁性質方面使得當材料達到超順磁臨界尺寸時，矯頑磁力會趨近於零。

45 奈米現象例子(2) 表面性質分量加重, 活性增加 : 奈米金屬在空氣中易燃燒。 奈米 Pt 活性高是很好的催化劑。
穿隧的機率愈大 [奈米粒子易於貫穿能障之能力稱為穿隧效應(tunneling effect)]。 奈米Ag 粒子 → 五邉形十面体 Size↓→ 原子間距↓ 5 nm Ni → 2.4% decreasing in size 粒子中的原子數在某幾個魔數(magic number)時比較隱定

46 量子限域效應(Quantum confinement effect)
當材料尺寸與電子或電洞的波長尺度相似或更小時，奈米系統中價帶的電子數大幅降低，在巨觀的世界中的連續能階將不再連續，而且呈現離散分佈。亦即電子能階從準連續變成不連續。 Kubo理論(1962)：Fermi 表面附近電子能階產生離散現象。在奈米尺寸下，表面粗糙度大，使得表面能不相同，高對稱性造成的退化態(degenerated state)因而消失。

47 量子尺寸效應 當材料尺寸達到 1 ~ 100 nm 時此效應就會發生。當材料尺寸變小時，能階密度 (density of states, D(E)) 與能階大小 (E) 的関係由連續曲線逐漸變成連續折線或分離線。後者又稱能階量子化(quantized)。亦即能隙變寛現象。例如奈米Ag由導体變成絕緣体。 能隙變寛現象是因為奈米粒子在製造之退火過程中，易於重新排列，導致順向性增加，使邊界內的粒子量子效應增大，導帶與價帶能隙加大。奈米微粒分散在異質介質中，介質與微粒之折射率若相差很大，介電會增強在此限域中的奈米粒子的電子，會使得內部電場效應增大，導致價帶與導帶能隙增加。  d = (4/3) Ef/N  正比於 V-1  d = 能隙，Ef  = 費米能量(Fermi energy)，N = 導電電子數，V = 粒子體積。

48 小尺寸效應 當尺寸接近或小於光波波長，或de Broglie波長時(de Broglie wavelength l = h/mv)，晶體週期性的邉界條件被破壞，所以表面層附近的原子密度減少，導致聲、光、電、磁、熱、力學特性呈現小尺寸效應。換言之，當材料達到奈米尺寸時，晶粒大小之差異，使得彼此界面張力有別。因此導致奈米粒子表面分子鍵結長度分佈變廣，可能使有些材料的性質產生獨特的變化: (1)力學性質方面使陶瓷材料韌性增加。(2)熱性質方面使得熔點降低，亦即傳統相圖 (phase diagram)已經不適用。粒子形態在單晶、多晶、雙晶間進行連續轉變，被稱準熔化現象。2 nm Au粒子熔點由1337K變成 600K。奈米Cu之自擴散是晶体的1016 ~ 1019倍。 (3)光學性質方面使得光吸收增加， 光反射能力明顯下降，電子吸收光譜性質改變(紅位移或藍位移) 。(4) 磁性質方面使得當材料達到超順磁臨界尺寸時，矯頑磁力會趨近於零，磁由有序態向無序態變化。(5)化學性質方面使得比表面積及活性增加。(6)凡得瓦爾力的作用或其他微觀力的作用增強。

49 表面效應 表面效應的產生主要是由於奈米粒子的表面原子數與總原子數的比隨奈米粒子尺寸的減少而大幅的增加,因而使得表面位能增高。表面原子數增加，使配位數(coordination number，最近原子數)不足，因此晶粒的介面或表面缺陷就易形成結構重組，或外來異質組成沉降即為化學活性存在之處，而這些活性促使了表面進行不同之催化作用。而表面效應的影響包含： (1) 表面能變高，(2) 表面張力變小，(3) 表面原子之晶體環境及結合能改變，(4) 不飽和鍵產生多，(5) 活性高[Ball, et al. 1992]。很容易跟其他原子作用。如奈米金屬在空氣中易燃燒。 奈米 Pt 活性高是很好的催化劑。

50 量子穿隧效應與 巨觀的量子穿隧效應 在古典力學中，一個處於位能較低的粒子根本不可能躍過能量障礙到達另一邊，除非粒子的動能超過能障。但以量子物理的觀點來看，卻有此可能。.故穿隧效應就是指粒子可穿過比本身總能高的能量障礙。另外，穿隧的機率和距離有關，距離愈近，穿隧的機率愈大。奈米粒子易於貫穿能障之能力稱為穿隧效應(tunneling effect)。 實驗發現一些巨觀量，例如磁化強度、磁通量、等，亦有穿隧效應，稱為巨觀的量子穿隧效應。它限制磁記憶媒體之儲存密度極限。使得在絕對零度仍然有熱起伏的效應。一般的鐵電磁体(ferritic magnetic materials)材料如PbTiO3, BaTiO3, SrTiO3在奈米尺寸下會變成順磁性(paramagnetic)。

51 量子干涉效應(quantum interference effect)
當電子被限制在奈米空間的界限下，一般的能帶理論不再適用。這是因為電子在奈米空間下所產生的量子干涉效應，使重新組成電子穩定波，並產生新的能態。

52 庫倫阻塞(coulomb blockade for single or few electron effect)
在微米級金屬晶體內電子與電洞存在於電子海中，電子間的庫倫作用力可經由移動的電子與離子達到遮蔽效果，但是金屬一達到奈米尺寸時則量子點顆粒(quantum dot)會使遮蔽效果消失。

53 硒化鎘半導體奈米粒子的量子局限效應 當硒化鎘(CdSe)奈米粒子的價電子 經由照光激發至能量狀態較高的傳 導帶之後，會自發性地將能量釋放
而回到較穩定的價帶，這能量的釋 放是以光的形式進行的。 因為粒徑的不同而造成硒化鎘奈米 粒子具有不同的能隙大小。 粒徑越小的粒子，能隙越大，因而 釋放出能量越大、波長越短的光。

54 因此，我們經由製備不同粒徑的硒化鎘奈米粒 子，便可僅僅因為粒徑大小的不同，而釋放不 同顏色的光！
由左至右是分散的不同粒徑硒化鎘奈米晶體，粒子直徑由小至大 （2.1nm~3.5nm）排列。

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56 蓮花效應主要是指蓮葉表面具有超疏水(superhydrophobicity)以及自潔(self-cleaning)的特性
由於蓮葉具有疏水、不吸水的表面，落在葉面上的雨水會因表面張力的作用形成水珠，換言之，水與葉面的接觸角(contact angle)會大於140度，只要葉面稍微傾斜，水珠就會滾離葉面 水珠會夾帶灰塵顆粒離開葉面

57 因此，即使經過一場傾盆大雨，蓮葉的表面總是能保持乾燥
此外，滾動的水珠會順便把一些灰塵污泥的顆粒一起帶走，達到自我潔淨的效果，這就是蓮花總是能一塵不染的原因 水珠會夾帶灰塵顆粒離開葉面

58 蓮花的自潔功能 蓮葉表面的疏水性纖毛結構，減少了灰塵和蓮葉 間的吸附力量。因此，當液滴由葉面上滾過時， 灰塵粒子很容易就被液滴帶走。

59 從此以後，蓮花效應就成了奈米科技最具代表性的名詞
1997年，德國波昂大學的植物學家Wilhelm Barthlott針對這個特殊現象進行了一系列的實驗，發現了上述蓮花的疏水性與自我潔淨的關係，因此創造了「蓮花效應」(Lotus effect)一詞 從此以後，蓮花效應就成了奈米科技最具代表性的名詞 在表面張力作用下，水與超疏水表面會有一接觸角

60 蠟質結晶本身的化學結構具有疏水性，所以當水與這類表面接觸時，會因表面張力而形成水珠
在電子顯微鏡下，蓮葉的表面具有大小約5~15微米細微突起的表皮細胞(epidermal cell)，表皮細胞上又覆蓋著一層直徑約1奈米的蠟質結晶(wax crystal) 蠟質結晶本身的化學結構具有疏水性，所以當水與這類表面接觸時，會因表面張力而形成水珠 具有微米級表皮細胞與奈米級蠟質結晶的蓮葉表面

61 再加上葉表的細微結構之助，使水與葉面的接觸面積更小而接觸角變大，因此加強了疏水性
同時也降低污染顆粒對葉面的附著力 具有微米級表皮細胞與奈米級蠟質結晶的蓮葉表面

62 事實上，表面細微的奈米結構在自潔功能上扮演著關鍵的角色
以蓮葉為例，水珠與葉面接觸的面積大約只佔總面積的2~3%，若將葉面傾斜，則滾動的水珠會吸附起葉面上的污泥顆粒，一同滾出葉面，達到清潔的效果 在電子顯微鏡下觀察水銀與葉面接觸的狀況

63 相形之下，在同樣具有疏水性的光滑表面，水珠只會以滑動的方式移動(圖五之右圖)，並不會夾帶灰塵離開，因此不具有自潔的能力
在電子顯微鏡下觀察水銀與葉面接觸的狀況

64 滾動 滑動 細微結構與自潔作用關聯之示意圖。即使同樣具有疏水性的表面，在細微結構上的水珠會吸附著灰塵顆粒滾動，而在光滑表面上，水珠能使顆粒移動的程度有限。

65 在自然界中，植物總是暴露在各種污染源當中，例如灰塵、污泥，還有一些有機的細菌、真菌等
蓮葉上複雜的奈米與微米級結構除了有自潔的功能外，還可以防止受到細菌、病源體的感染，只要經過一場大雨的洗禮，就能恢復煥然一新 目前蓮花效應的概念主要是應用在防污防塵上，透過人工合成的方式，將特殊的化學成分加入塗料、建材、衣料內等等，使其具有某些程度的自潔功能，以實現拒水防塵的目的

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67 光觸媒(Photocatalyst) 全球經工業化後，人們的生活水準雖獲得改善，但是伴隨而來的卻是環境污染以及能源危機，光觸媒技術就在這樣的時空背景下因應而生。 光觸媒技術能有效處理液相污染物中的氯苯有機物、氯酚化合物、氰化物、金屬離子等污染物質；在空氣污染方面，光觸媒技術也能有效處理如氧化氮(NOx)、氧化硫(SOx)等污染物質。

68 由於光觸媒在反應中僅扮演催化劑角色，本身並不會消耗掉，又沒有不良副作用，因此成為防治空氣及水河川污染的綠色尖兵。
此外，若將半導體光觸媒(如二氧化鈦)放入水中，並照射紫外光，可以使水分解為氧與氫。這種將光能轉換為化學能的反應類似植物的光合作用，因而在石油危機時曾被用來生產乾淨又環保的能源──氫，但因效率不高，目前仍停留在研究階段。

69 藉由紫外光或太陽光的照射，使觸媒表面的電子吸收足夠能量而脫離
而在電子脫離的位置便形成帶正電的電洞，電洞會將附近水分子游離出的氫氧基(OH-)氧化(即奪取其電子），使其成為活性極大的氫氧自由基(OH radical) 光觸媒之催化反應機制圖

70 氫氧自由基一旦遇上有機物質，便會將電子奪回，有機物分子因鍵結的潰散而分崩離析。
一般的污染物或病源體多半是碳水化合物，分解後大部份會變成無害的水及二氧化碳，因此可以達到除污及滅菌的目標。  光觸媒之催化反應機制圖

71 做為光觸媒的材料眾多，包括TiO2、ZnO 、 SnO2;、 ZrO2等氧化物及CdS 、 ZnS等硫化物
其中二氧化鈦(Titanium Dioxide，TiO2)因氧化能力強、化學性安定又無毒，自1972年發現至今，已成為最近當紅的奈米光觸媒家電、口罩等民生用品的最愛 二氧化鈦是一種半導體，分別具有銳鈦礦(Anatase)、金紅石 (Rutile)及板鈦礦 (Brookite)三種結晶結構，其中只有銳鈦礦結構具有光觸媒特性

72 光源的能量 E 與波長lambda;之間具有反比關係： E = h C / λ
要使二氧化鈦的電子由價帶(valence band)躍遷至導帶(conduction band)並脫離材料，外來的光源必須供提電子足夠的能量以跨越能隙(band gap) 光源的能量 E 與波長lambda;之間具有反比關係： E = h  C  /  λ 其中 h 是浦朗克常數(Planck constant)，C是光速 二氧化鈦電子受激躍遷示意圖

73 二氧化鈦能隙的寬度為3.2 eV，對應的波長為380 nm，正是紫外光波段
換言之，波長超過380 nm(即能量低於3.2 eV)的光源是無法使二氧化鈦發揮光觸媒功能的 二氧化鈦電子受激躍遷示意圖

74 為了擴大光觸媒的應用範圍，日本已成功開發出可見光(390~780 nm)適用的光觸媒
另一方面，應用奈米科技將二氧化鈦製成奈米級顆粒，則可藉由大幅增加表面積與體積的比例，提高光觸媒作用的效率 這些發展預期將帶動更多的光觸媒應用 光觸媒之五大功能

75 奈米結構的檢測 姑且不論如何使用這麼小的粉粒，人的視覺在這 時已經無法看到它們，必須要藉助於先進的顯微 鏡了！

76 奈米結構的檢測工具 在高解析度穿透式電子顯微鏡(High Resolution
Transmission Electronic Microscopy)上，目前已可到 原子之解析度。 掃瞄穿隧式顯微鏡(Scanning Tunneling Microscopy,STM)、掃瞄原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)及掃瞄磁力顯微鏡(Magnetic Force Microscopy,MFM)，則可觀察到物體表面上的原子排列結構。 光電子能譜顯微術，近場光學顯微術則可測量出單 一分子或團簇的性質。 在小角度X光散射，及中子散射則可觀察凝態中尺度 結構。

77 掃描穿隧顯微鏡（STM） 掃描穿隧顯微鏡是利用一極細的金屬尖針接近具導電 性樣品的表面進行掃描，再根據量子穿隧效應來獲得
樣品表面上的原子結構圖像。

78 因為掃描穿隧顯微鏡在尖針與樣品間需要有電流
產生，僅能觀察導電性的樣品，否則就必須在樣 品表面上先塗一層導電膜才能觀察。然而由於導 電膜的存在，往往會掩蓋表面原子的細節。

79 原子力顯微鏡（AFM） 當以尖針掃描樣品表面時，尖針與樣品表面原子間的 作用力所造成的微小偏轉可被偵測出來，而獲得其表 面原子排列的圖像

80 原子力顯微鏡與掃描穿隧顯微鏡間主要不同在前
者改變了固定尖針的構造。 因此原子力顯微鏡對不導電的樣品也可以偵測， 能彌補掃描穿隧顯微鏡的不足。

81 新聞 奈米科技將改變未來商業趨勢 在今後數年內,奈米科技將帶來大量新材料,直接衝擊許多 產業
新聞 奈米科技將改變未來商業趨勢 書名:<點米成金> 在今後數年內,奈米科技將帶來大量新材料,直接衝擊許多 產業 奈米科技是神麼?1奈米是10億分之一公尺,奈米科技的重要性在於,可以發展在某特定狀態下才可創造的新材料,不會受制於自然生成原料 奈米技術會變得更快,更小,更便宜且更好 2009到2013年,奈米科技會掌控整個經濟,全球90%或更高 的經濟附加價值的商業活動 現在就該開始計畫如何利用奈米科技的優勢,不要等到奈米科技完全發揮對經濟的影響時,才被淘汰出局

82 奈米金觸媒 可淨化一氧化碳 工研院將奈米金應用在逃生口罩,熱水器,防毒口罩,廢氣處理,濾毒罐等方面
奈米金觸媒 可淨化一氧化碳 工研院將奈米金應用在逃生口罩,熱水器,防毒口罩,廢氣處理,濾毒罐等方面 奈米光觸媒與奈米金觸媒各有其應用領域,但是一般光觸媒產品主要利用二氧化鈦,作用時間較長,無法應用於一般緊急場合,而以金為材料,製作奈米金觸媒,具有效率高,穩定性佳,價格便宜等特性 室溫下,一氧化碳無法自行氧化為二氧化碳,過去是利用鉑 金屬催化,最低溫也要攝氏八十度,但是藉助奈米金當觸媒, 室溫下就能將一氧化碳氧化為二氧化碳,快速降低一氧化碳的濃度

83 巴掌大微飛機 工研院航太中心以兩年研發我國首架微飛機雛型,機翼寬度僅七吋(17.78公分),填裝5.c c汽油,可飛行200~300公尺高空
國際間朝仿升學領域研發,不但把微飛機作到像鳥類,扁蝠,蝴蝶,勝制蒼蠅,蚊子一樣大小,還要具有昆蟲的靈巧飛行能力 如捷運站突然冒出不明氣體,防救災單位可出動微飛機偵測,確定是否為有害氣體

84 奈米大突破 天梯不是夢 由地球表面穿越大地層,直達十萬公里高處的太空電梯,奈米科技的突飛猛進,能夠運送衛星,太空船與其他酬載的太空電梯,可能再過幾年就會正式上路登天 便利安全,低廉成本 一道能夠延伸十萬公里的纜線,地表的一端固定在一座漂浮於海面的基地平台上;太空的一端則栓著繞行地球的物體,作為平衡配重塊,其動量產生的張力足以將纜線繃緊,讓電梯上下穿梭,纜線的重心將保持在距地表約36000公里的高空,作用猶如對準地表某一定點的地球同步衛星,使太空電梯得以穩定運作

85 要建造這樣一座太空電梯,首先得以火箭發射一枚地球同步衛星,將纜線送入太空,一端垂降回地表,一端向太空更遠處延伸,接著電梯就可以開始運送配重塊與各類酬載,動力則來自接收地表基地台發射的雷射光,然後轉化為電能 纜線的材質將是奈米碳管,奈米碳管織成面寬一公尺,厚度薄如紙的纖維材料,那麼太空電梯就可以平步青雲了

86 我奈米產業大有可為 我國在奈米技術方面起步雖然較晚,投入的人才及資源無法和先進國家相比,不過,選擇重點項目發展,再參考日本的奈米發展經驗,我國的奈米產業仍然有很大競爭力 日本目前奈米技術相關的計畫有奈米材料及製程技術,包括精密高分子,奈米玻璃,奈米碳應用製品創製,奈米機能合成及奈米計測基盤等技術;奈米加工及計測技術開發,包含 奈米程度之電子陶瓷材料低溫成型,及積化技術,3D奈米尺評價用標準物質創成技術等

87 台灣奈米材料研究現況及未來方向 1.介觀物理理論上的探討及介觀物質物質合成技術
上的發展(Mesoscopic Physics / Technology) 2.半導體奈米材料製備基本物理化學性質的研究， 及其在微電子和光學材料工業上的應用 3.掃描探針技術(Scanning Probe Techniques)上的發 展及應用在奈米材料上的分析 4.磁性奈米材料基本物理化學性質的研究及其應用 的探討

88 5.特殊奈米結構材料(Nanostructural Fabrication)製備
技術上的發展及其在光電產業上的應用 6.金屬奈米材料基本物理化學性質的研究及其在催 化和特殊光學材料上的應用 7.超分子化學(Supermolecular Chemistry)和自主裝材 料合成技術上的發展及探求它們在各領域上可能 之應用

89 結語 奈米科技乃根據物質在奈米尺寸下之特殊物理、 化學、和生物性質或現象，有效地將原子或分子組 合成新的奈米結構；並以其為基礎，設計、製作、
組裝成新材料、器件、或系統，使它們產生全新的 功能，並加以利用的知識和技藝。 在可見的未來裡，「高科技製造」的絕大部份重 要創新，都將來自奈米科技。 奈米科技對我國「未來競爭力」的重要性，將不 會亞於半導體對我國過去競爭力的重要性。