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作者: Akanishi (暴躁的牙刷) 看板: e-Business
標題: 奈米入侵
時間: Tue Nov 12 14:43:26 2002
奈米入侵！
─ 最微小、最強大的第四波革命
文●黃惠娟
攝影●翁挺耀+楊文財
蓮葉表面不沾污泥、鴨子翅膀不會透水，其實，那正是「奈米現象」。二十四卷大英百科
全書可以寫在一個針尖上，有些人正在研究將物質縮小十億倍的方法，那是一個連科學家
也沒有見過的神奇世界。十年內，奈米將爆發出近一兆美元的能量，與半導體並列全球兩
大產業。
映入眼簾的是一支針筒，針筒內隱藏著微縮到肉眼看不到的微小物質─一艘潛水艇與五名
裝備齊全的科學家。
咻的一聲，醫療人員乘坐潛水艇，被針筒打入病人的血液中，順著血管，瞬間來到發出警
訊的患部，修復遭病菌侵入的傷口，再由眼淚排出體外。
這是一九六六年出品的科幻電影「聯合縮小軍」（Fantastic Voyage）經典的一幕，也是
科幻迷對未來世界想像的極致。「這真是太神奇了！」你或許會這樣想，不過，或許最快
在三十年後，在你我的有生之年，這樣的場景就會進入人類的生活之中，因為一項科技競
賽的結果─奈米科技（nanotechnology）。
知名的諾貝爾物理學家理查．費曼（Richard Feynman）在一九五九年提出一項驚人的想
像：「將二十四卷的大英百科全書全寫在一個針尖上。」現在，科學家說，這是可行的，
只要縮小四千萬倍就可以了。
就像將地球縮小兩萬五千倍後，成為眼前的地球儀一樣，你不會懷疑它的可行性。現在，
有一些人在研究將實物縮小十億倍的方法。因此，你會發現，這些肉眼看不見的物質，實
際上會發生與原來的物性大相逕庭的特性，譬如特別強韌、超耐熱或導電性超強。
腦筋動得快的生意人，早就開始將這種特性製造成商品，大發利市，譬如永不沾污的馬桶
，或是抗紫外線美白的化妝品。實驗室的科學家，想要利用這種特性，製造出取代現有高
科技的產品，譬如取代以矽為材料的半導體，以及不污染的電池。所有這些瘋狂的想像，
都跟它有關─奈米現象。
奈米現象
奈米是十億分之一公尺
物質在這個尺寸內會發生特殊現象
「奈米不是一種米，」國科會科學技術資料中心主任孟憲鈺笑著說，「也不是一項特定的
技術，它是一個長度單位，以及在這長度範疇內會發生的特殊現象。」
一奈米（1nm）是十的負九次方公尺（即十億分之一公尺）。比起地球上最小物質─原子
來說，它約莫是三到四個原子串連起來的長度，肉眼是完全看不到的。
但究竟一奈米到底有多大？根據《牛頓》雜誌的比喻，地球直徑的十億分之一約只有一顆
彈珠的大小，也就是說，如果將地球縮小十億倍，就是一顆彈珠的大小。
第四波工業革命
對材料、電子、機械、生技影響深遠
十到十五年內，產值將達一兆美元
科學家們在近半個世紀間發現，物質在介於一奈米到一百奈米這個長度時，會發生特異的
物理現象，可能是更堅韌、更有磁性、更能導電或更抗熱等，他們將這些現象統稱為「奈
米現象」因此，奈米科技所研究的，就是介於一到一百奈米物質的性質，及操控這些物質
排列組合的學問。
人類將奈米現象運用到商業用途上，不過是近二十年的事；然而，真正將奈米從實驗室中
的研究主題，帶成商業人士之間熱門話題的人，卻是美國前任總統柯林頓（Bill Clinton
）。
柯林頓任內的美國總統科技顧問連恩（Neal Lane）在二○○○年曾公開宣示：「如果問
我科學與技術領域最可能產生的明日之星，我會指向奈米科學與技術。」
差不多同一時候，最早做出操控奈米級原子儀器的ＩＢＭ，其首席科學家阿姆斯壯（Joh
n Armstrong）也指出：「就像是二十世紀、一九七○年代微電子技術產生資訊革命，奈
米科學技術將成為下一世紀資訊技術時代的核心。」
正因為如此，柯林頓宣布美國將以政府之力，傾全力投入奈米相關產品的研發，務使美國
成為繼資訊科技後下一波科技競賽─奈米科技的盟主。緊接著，日本、歐盟甚至中國大陸
與台灣，都陸續宣布由政府主導、重金投入奈米研發，唯恐自外於這波奈米科技競賽。
根據美國白宮科學與技術顧問會的估計，十到十五年內，奈米產品的市場價值將達到一兆
美元，成為全球僅次於半導體的產業。然而，半導體發展近三十年，二○○一年全球產值
也不過近兩千億美元；奈米相關研究現在才剛起步，十年內就要像噴射火箭一樣，快速爆
發出將近一兆美元的能量，市場從何而來？
「主要是奈米現象對材料、電子、機械與生技四大領域，都會產生革命性的影響。」工研
院奈米研究中心副主任蘇宗粲說明奈米因為影響範圍廣及高科技及傳統產業，因而可取代
現有技術的「商機」，也直逼半導體的原因。
如果不是操控這些肉眼看不到小分子的儀器，在近十年內有革命性進展的話，奈米要從「
科學」進展到「科技」，進而轉化為商機，速度不會如此之快。不過，在奈米最可能影響
的材料、機械、電子與生技四大領域中，目前也只有奈米材料所應用出來的產品，目前就
可在市面上買得到。
美麗新世界
徐旭東穿奈米外套，不沾灰塵又保暖
材料進入奈米尺寸，等於是全新材料
今年十月十九日，遠東紡織舉行五十三週年慶員工運動會，遠東集團總裁徐旭東身上穿著
一件不起眼的夾克，不經司儀介紹，一般人不會想到，這是一件內裡含有奈米陶瓷顆粒、
不沾灰塵又保暖的衣物。
去年開始，國內第一大建材公司和成欣業，因為將開發出來不沾污垢、自潔功能的釉料用
於馬桶等衛浴用品上，而請來香港明星劉德華代言；一年後，搭上全球這股奈米旋風，客
戶才知道這款神奇馬桶的魔力來源，就在運用奈米技術研製出來的釉料上頭。
另外，包括多年前轟動全球軍備界的隱形戰機，就是將大小只有奈米等級的材料做成塗料
後，得以吸收紫外線，以使雷達難以偵側其方位的運用。而中國解放軍現在產製的隱形衣
，也是運用類似的材料做成，具有黑暗中不易被分辨出來的功能。
傳統材料以塊材（bulk material）為主，隨著材料微小化到奈米尺寸，物理及化學性質됊N產生革命性的改變，等於是全新的材料，也就出現科學家前所未見的美麗新世界。
這也就是為什麼這麼革命性的科技，反而是傳統產業先一步有產品出現，預計十年內達
到每年三千四百億美元的市場。
奈米電子
奈米碳管足以取代矽，用在ＩＣ元件中
也可能把TFT-LCD淘汰掉
然而，其餘如奈米電子、奈米生技及奈米機械，最早在二○一○年才會看到具體的進展。
雖然如此，業界認為它對半導體等既有產業的衝擊，遠大於奈米材料。
如ＩＢＭ、恩益禧（ＮＥＣ）等國際大廠，早在一九八○年代即投入奈米現象的研究，目
前的發現也指出，在操控小分子世界的儀器出現革命性進展後，科學家們已能透過操控奈
米級世界中原子的排列，創造出一些奈米等級、具有比現在所有材料所不能及的可貴特性
的材料，而這些材料所能製作出來新的電子元件，足以取代目前半導體的基本原料─矽。
經過操控奈米等級的原子生產出來的新原料，最有可能取代矽在半導體地位的，當推奈米
碳管。
奈米碳管是一種奈米尺寸的圓筒形碳管，特性是抗拉強度是不鏽鋼的一百倍，彈性極佳，
彎折九十度仍不會斷（一般碳纖維管折九十度即會斷裂），導電性、導熱性都強，一般預
期未來最爆發性的運用即在ＩＣ元件中。
預計未來的半導體將由奈米碳管合成，具有較現行半導體還高效率，而將奈米碳管合成而
做成的顯示器原型機早已出現。由於其效能極高，有機會取代薄膜電晶體液晶顯示器（TF
T-LCD）的地位。
韓國三星（Samsung）電子甚至預計，在二○○三年就要將奈米碳製成的顯示器推至市面，
只是造價極貴，因為一克的奈米碳管高達六十美元，比一克只要十美元的黃金還貴。一般
預料，一克要能降到一美元以下，大規模的商業運用才可能出現。
「至於奈米生技，最快要到二○二○年以後才有具體的進展。」孟憲鈺引用二○○一年亞
太經合會議（ＡＰＥＣ）的報告。亦即運用奈米級的醫療機器進入人類身體進行修復工作
的分子機械，最快還要再過二十多年才能實現。
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