作者：駱榮富 老師 (材料科學與工程學系)       

        前述提到的碳奈米管(CNT)因其長度遠比直徑大，我們可利用碳奈米管尖端施加一個微小的電壓，便能將電子放射出來，這行為會做成一種超理想的特別微小場發射器，目前將之應用到平面顯示器(FDP)、碳奈米管場發射燈、奈米級單電子電晶體(SET)的開發項目。若使奈米碳管電晶體取代了傳統的矽晶體，它的能隙(Energy Gap)僅是矽晶體材料的1%以下，相信未來的電腦將更輕小、更快捷、更省電的商業產品。單層碳奈米管(SWNT)在室溫時可吸附大量的氫氣，汽車與航太工業可做為燃料電池的氫氣儲存媒介，現有許多研究人員正極力探討碳奈米管如何吸附大量氫氣的物理機制。奈米碳管可供應殺手級的商用應用(Killer App)如電腦及電視顯示器、雷達無法偵測的隱形飛機機殼、可運用於手機、筆記型電腦、PDA的防電磁干擾材料。美國的Molecular Electronics公司所設計的記憶晶片組開關速度是傳統電晶體的100萬倍。奈米碳管電池比傳統電池持久力增長一倍，重量僅有原來的一半。
       

         另外，吾人可以利用CNT本身細長與彈性的優點，做為掃瞄穿隧式顯微鏡(STM)或原子力顯微鏡(AFM)微探針或微電極，以解決ㄧ般使用的尖細探針的脆弱問題，而使用碳奈米管做為探針，不僅耐用且可提昇其解析度。當然，我們面臨碳奈米管的根部與界面間容易斷裂的挑戰，如何假以強化該界面的強度，是目前大家努力的目標。許多的實驗結果指出碳奈米管具有超級的彈性，即使將它彎曲90度也不會折斷，在未來開發超強輕質材料有無窮之潛力。雖然碳奈米管的發展空間特大；但目前大家所遭遇的難題是如何製造大量高純度、高均勻性的碳奈米管，如何操控碳奈米管的螺旋性，與如何在IC上順利地成長碳奈米管。以上這些問題亟待我們去突破。

         最近的奈米生物技術在開發人造胰臟已經有些美妙的研究成果。利用現今的奈微機電(MEMS/NEMS)技術裡的光蝕刻技術製作穿透膜，其中布滿了18 nm孔徑的均勻微孔洞。若是將胰腺細胞裝入奈米多孔膜中，可使得埋藏其中的胰腺細胞所分泌的胰島素與其他的小分子(如氧和葡萄糖)能夠順利穿透薄膜；但人體內免疫系統所分泌的較大抗體分子如免疫球蛋白G (Immunoglobulin G)卻無法穿透進入，來破壞胰腺細胞。人造胰臟的成功開發將會為糖尿病患帶來光明與希望。目前本校癌症標靶藥物治療研究團隊正研發具有螢光作用的CdSe量子點(Quantum Dots)，可以用於藥物釋放檢測。未來當人體有心臟病、中風、感染等現象，易可利用體內奈米量子點就會像嘉年華會中的閃閃發亮燈光一樣，而且持續數天。加上染色劑，醫療人員便能觀察哪些蛋白質和哪些疾病有關，以及藥物在人體中是如何運作的過程。

        奈米生物科技將可製造極精細的治療儀器透過程式規範分子的行為，達到控制生物體的目途，如進入癌細胞並誘發T細胞去釋出殺死癌細胞的酵素，或催動噬菌搜尋並殺死癌細胞，甚而造成癌細胞「自我毀滅」，呈現了完全不同的醫療概念。加拿大的奈米生技公司C-Sixty利用奈米生物科技也可能帶來愛滋病治療方面的一線曙光。碳簇(C60)的足球狀化學結構恰巧可讓它快速地和導致愛滋病的HIV病毒和相關化學物質結合，以阻止HIV病毒擴散，已成功研發出治療愛滋病的藥物。

        在此我們談談奈米產品安全的疑慮，因為奈米微粒由於體積特別小，可能會穿透肺泡到血液中危害健康。首先，我們環境中的空氣裡含有許多顆粒狀物質，粒徑小於 10 微米的顆粒物稱做懸浮微粒(Particulate Matter, PM)，它們來自道路揚塵、車輛排放廢氣、露天燃燒、工廠排放、二次污染物等，小懸浮微粒較能深入肺部，對呼吸系統危害頗大。美國環保署常以 PM10、PM2.5 及 PM0.1 代表空氣中不同粒徑範圍的濃度，藉以此標準檢視空氣品質的優劣程度。目前國際分類法則把粒徑低於100 nm的奈米微粒以PM0.1 與 PM0.02表示之，而 PM0.2 與 PM2.5 則屬於另一等級。過去由於受到量測儀器的限制，對於這種奈米微粒子並未太予重視。隨著奈米科技的迅速發展，此安全議題也引發各界廣泛的討論。我們以掃描式電移動微粒分析儀（SMPS）與電子低壓衝擊器（ELPI）量測環境中奈米微粒的濃度。SMPS 主要利用各種粒徑的微粒有不同電移動性的原理，使微粒帶電後，加以分離再進入超細粉體核凝計數器中進行顆粒計數，以得到微粒之數目濃度。 ELPI 的原理是使微粒通過一電暈充電器將之充電，再進入絕緣的低壓衝擊儀，用電子計量測電量，得道微粒數目濃度。
       

         目前世界上奈米產品超過300種，如奈米化妝品、奈米日光燈、奈米鞋襪，以及氧化鋅、氧化鈦的奈米粉體等應用於儲能、光電、電腦、記錄媒體、機械、醫藥、基因工程 、環境資源、化工等產業。添加奈米物質的商品可發揮其原有的效能，並達到節省能源及促進環保的效果。但足以令人憂心的是，奈米微粒除粒徑小會影響人體健康，也因含有有機物質、碳元素及重金屬成分而提高其毒性。雖然奈米微粒尺寸小，但仍可利用防塵口罩截除、擴散、與有效過濾，最近商用口罩濾材經靜電處理，也可有效提高濾材的防護效果。依美國毒管法的規定，製造新化學物質如奈米銀或氧化鈦必須在製造前 90 天提出充分毒理資料申請核准才能生產，使用奈米材料也必須符合毒管法的規定。目前各國都在加速研究各種奈米粉體，包含奈米產品是否釋放出奈米微粒等的毒物病理資料，一旦賞握充分科學證據，方能做適度的立法管制。