科技(technology)包含科學(science)與技術(technique)。科學指的是吾人所熟悉之物理、化學等原理、定律,與數理、理學院有關。而技術指的是生產、製造東西的本領,與工程、工學院有關。奈米科技,即應用物理、化學等科學原理、定律,來生產、製作具備奈米結構(nanostructure)之材料、元件的本領。
奈米是什麼?奈米的英文是nanometer,其縮寫為nm。“nano”(奈)在數量級上指的是10-9或十億分之一;“meter”(米)則是一公尺的長度。有時吾人可見有系統以奈秒(nanosecond,ns)為時間的單位。結構是什麼?一棟房子有它的結構,若該結構不能抗震,地震來時就有危險。這裡的結構主要的是指房子的樑、柱、鋼骨、混凝土與地基等的結合,使其作為一個整體,能發揮所設計的功能(載重、抗震等)。有時結構也指一種規則的、有序的排列或圖案,如晶體的週期結構與時鐘的週期返復。當某結構之砌塊(building block)或「積木」的「波長」(樑、柱、孔洞的間距或孔洞的大小)小於100奈米時,吾人稱此結構為奈米結構,具備奈米結構之材料,稱為奈米結構材(nanostructured materials),例如奈米多孔材料(nanoporous materials)。當砌塊為尺寸小於100奈米之顆粒、纖維或薄膜時,稱為奈米粒子、奈米線(絲、管、柱、棒)或奈米薄膜,統稱為奈米材料(nanomaterials)。此外,若將某一奈米材料與另一材料相加,則變成奈米複材(nanocomposites)。
最早預言奈米科技可行的人,是得過諾貝爾物理獎的Richard Feynman(下圖),他是一位偉大的物理教師。他在1959年冬,發表了一篇演講,題目是“There’s Plenty of Room at the Bottom”(http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html)。在文中他提到吾人可以將當時的全套24冊大英百科全書寫在一個大頭針的大頭上–“In the year 2000, when they look back at this age, they will wonder why it was not until the year 1960 that anybody began seriously to move in this direction. Why cannot we write the entire 24 volumes of the Encyclopædia Britannica on the head of a pin?”。他認為公元2000年可以達到(吾人可考慮將電子版的大英百科全書存入拇指碟內而非刻在其上)。美國前總統Bill Clinton在公元2000年提出了一個更大的挑戰–“…shrinking all the information housed at the Library of Congress into a device the size of a sugar cube…”,請讀者去查一查,這個目標是否已實現了?
所謂戲法人人會變,巧妙各有不同。同一種奈米材料,因著每一個人的本領、技術與專業不同,可以用許多不同的方法製得。下回將介紹製備奈米金的不同戲法。
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