【吳茂昆】
在奈米科技當紅之際，以創作《侏羅紀公園》聞名於世的克萊頓再度發揮他博學多聞的能
力及獨特的構思，創作了《奈米獵殺》。在書裡，克萊頓大量引用目前發展奈米科技所創立
的知識，建構一個想像的未來世界。
他應用了許多奈米科技發展必備的技術與概念，如「由上而下」的蝕刻技術；「由下而上
」的自組裝技術；應用生物分子為模板加上自組成長所建置的「分子製造」技術；應用奈米
結構的太陽能電池技術；仿生物行為能力的概念；並引用分散式平行處理電腦程式，而創造
出一種極高效能，可用來攝影人體血液循環系統的裝置。但最後卻因為部分人的放任與不了
解 (毋寧說是無知)引發了一齣人造微機械模仿動物獵殺行為的故事。
什麼是奈米科技？
奈米是英文nanometer的音譯，nanometer是長度的單位。一奈米為十億分之一米 (或公尺)
。一個相當的比擬是若將地球縮小至直徑為一公尺的圓球，則一顆約一公分的珍珠等比例
縮小後的尺寸即約為一奈米。今天我們談奈米科技，泛指那些根據一毫微米至一百毫微米尺
寸大小之物質的特性所衍生的創新科技。
奈米結構是一個令科學家們充滿了幻想的神奇領域，這些奈米結構可能是以目前半導體製
造業界所應用的蝕刻技術來製作的量子點 (quantum dot)、量子井(quantum well)等；或由
化學方法所製作的原子、分子團簇(atomic or molecule cluster)，如碳60、奈米碳管等；
或者如生命基本的元素、DNA、蛋白質等有機大分子。它比物理學家及化學家已經相當了解的
原子及小分子要大，但又比現在常接觸到的最小的微米結構要小。
根據統馭微觀世界物質運行法則的量子力學和量子統計學，任何物質都呈現粒子與波(稱為
物質波，或德布羅依波，de Broglie Wave)的雙重性。在巨觀狀態下，此量子性的表象幾
乎都可以忽略。但是，在微觀世界，德布羅依波則成為明確存在且可測定的物理量。
另一方面，我們日常生活中所接觸的大多數物質，是由超過兆億個原子以規則的排列形成
特定的結構。在奈米尺度時，隨著尺寸的大小，其所含的原子數只約在幾十個到上百萬個。
此時，物質不再具有規則週期性的結構特徵。這時電子的波動性在呈現物質特性時得以充
分的展現，也就是量子效應將主導其物性行為。而奈米結構的幾何形狀、表面積的大小及相
互之間的作用也將決定其性質，因此展現出顯著改善或全然不同的物理、化學的特性和現象
。
聚合成特殊功能元件
如何明確掌握了解這些奈米結構的特性，並將之聚合成特殊功能的材料或元件，是奈米科
技發展所追求的目標。
到了上世紀末，由於科學與技術的快速進步，使我們可製作、偵測及控制個別原子或原子
簇，讓我們開始探索奈米的微妙世界，進而向奈米科技的應用推進。這其中分子自組裝的技
術突破，使化學家們能開始設計超大分子及其他各種奈米結構及材料。以新的製程技術將結
構控制在奈米層次所製造出來的奈米電子元件，在元件密度、速度、耗能及成本的效益上，
將遠遠超過現有的半導體產品。
此外，奈米級儲能材料的高活性、大表面積、自我組裝、超晶格特性及特殊光電效應等功
能，會帶來新的突破，為新世代儲能產品開創新契機。
透過基因序列的破解，配合各種顯微技術與原子分子操控技術的發展，使我們對基因及蛋
白質等有機奈米結構的個別性質及相互作用之探討，得以有突破性的成果。反過來，我們也
開始可以由模仿生物分子的功能來探討相關之奈米技術，例如模擬核酸分子自體組合系統以
應用於多維的構造控制，並進而發展分子光電元件、奈米級感測陣列晶片等。
毫無疑問的，奈米科技的發展可以滿足我們希望元件更微小化的需求。而奈米材料的開發
，除了可以提升能源的使用效率及減少資源能源的消耗外，並可加速低污染、高效能電池的
開發腳步，以減少空氣汙染與石化能源的消耗。因此，奈米科技的發展可以帶來新的能源開
發與應用概念，達到有效應用地球有限資能的願景。
然而，更重要且影響更巨大的是，雖然生物科學界對一些生物細胞運作的方式及功能早已
建立相當深入的認知，但時至今日，我們對於這些功能與特性的產生機制仍不清楚。奈米科
學與技術的發展帶給我們機會來了解這些功能與特性的機理，並進而利用這些知識去發展新
的科學技術。這其中含有非常豐富的科學研發課題。
生物科學界的應用
以模仿生物細胞運動方式的研究為例，針對神經的傳導、血液的循環、肌肉的做工等運作
機制，明顯地，我們無法由目前的動力學來得到完整的解釋。透過奈米科學與技術去得到這
些問題的解答，正是目前奈米科學研究的主要方向之一。
當然，我們也就可以進一步去探討並掌握生物細胞──包括各類病毒──如何運作的機理
，而發展克服病毒的技術。因此，奈米國家型科技計畫辦公室於2003年6月19日舉辦了一場奈
米生醫研討會及座談。一天的會期，由三位學術界的菁英學者就奈米生醫技術的基礎與未
來發展做精闢深入的報告。
很高興看到，即使當時仍猶未能完全脫離SARS侵襲的陰影下，仍有超過150人熱烈地參加該
研討會。這顯示了大家對奈米科技的關注與期待。我在研討會的開場白提及，此一研討會
若能早幾年召開，奈米國家型科技計畫也能早幾年就開始啟動，或許我們早已發展出一系列
應用奈米科技的新技術，及時用在SARS入侵的偵測、防治及治療。
事實上，《奈米獵殺》書中所勾勒的場景應是不可能出現的，許多書中所想像的情景與效
能，並無足夠的學理證據。但重要的是，書中所引用的一些想法與目前奈米科技研發的重點
方向是相一致的。例如書中提及，被創造的「群集」以壓電晶片(piezowafer)作為將太陽能
轉換其所需能源的機件，就學理而論，此一想法應是無效的，因為壓電晶片用來做光電轉換
，效率太低。但以奈米結構作為光電元件以為未來替代石化產生的能源，確實是奈米科技發
展的主要課題之一。
因此，我們不能以一般的科幻小說來讀本書，必須以從事尖端科技研究者的態度來閱讀。
針對書中的情節，要設法去深入理解其中所關聯的科技概念，如此，你會發現可以由此進入
，去認識科學家所尋求的未來奈米科技世界。
(作者是中央研究院物理研究所所長、清華大學物理系教授及奈米國家型科技計畫總主持人
)
【2003/08/16 經濟日報】
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