專題報導 2003-04-28

打開明日之窗的科技

最近,每當我們翻開報章雜誌等,奈米這二個字幾乎都會呈現在眼前,而這10-9米的微觀世界中到底藏了什麼秘密呢,事實上奈米尺度下是我們所看不到的世界,若依比例言一公尺與奈米就好像地球與一顆乒乓球之大小般,所以奈米大概只有分子或DNA的大小,理論上在這尺度上大約只有100種的原子存在,呈現此物質的特性就是所謂奈米等級的世界,而奈米科技就是在原子、分子等級之下來控制結構和功能並發展其製程的科學。

在此我們探討奈米科技將帶給我們的生活什麼衝擊呢?首先以幾個生活上的例子,來說明奈米將來在生活中將扮演的角色。

(一) 記憶量驚人的奈米晶片

如何將圖書館的資料收集在微小晶片中,我想這是我們在此知識爆炸的社會一直要追求的目標,但在奈米科技下這是絕對可能達成的,想想在一立方公分的方糖中可放約1024個原子,若把0和1的資料附加於原子上,例如一片CD可容納109位元,剛好一本書的容量,則方糖就能放入1015本資料,試想若一年出版100萬冊的書也要100億年才可填滿此一方糖大之晶片,如此一想,淡江圖書館就可比現在省下許多空間了。

(二) 奈米醫療系統

如何利用奈米科技來治病,例如在癌症的治療醫生常在病患患癌部位上利用小針把藥送入,若是利用奈米科技,科學家可以設計比藥物分子稍大的奈米粒子放入藥劑,注射入體內透過血管送到患部,雖然血管有吸收養分的小洞,但是奈米粒子較大不會被正常細胞吸收;而癌細胞的孔洞較大,就能讓奈米大小的藥劑進入,精確的殺死癌細胞。因此科學家可以利用不同形狀、不同大小的奈米粒子來運送藥劑,送達特定患病組織,有效精準的控制病情。

此外,生物晶片這種 "lab. on chip" 的觀念也是未來研究的方向。醫生只要在人體植入生物晶片,就可以隨時隨地利用晶片紀錄血液的相關資料,如血糖,尿酸……等,不僅可免去抽取體液之苦,還可以減少感染的途徑、節省醫療時間、降低醫療費用,並可提供更準確之資料。

(三) 奈米機械

隨著微機電和奈米材料的發展,以前我們在科幻小說才能看的情節,未來都將一一呈現在眼前,例如,"聯合縮小軍"以縮小的潛艇進入人體內開刀解決血栓問題,或以電子晶片製造出有感官的機械人……等等。另外在指日可待的奈米科技中,發展出微小的電子攝影機,隨藥物進入人體展開腸胃的攝影工作,不僅沒有痛苦,其效果也比胃鏡腸鏡好。還有可摺疊式的電視螢幕、隨意貼的照明設備等等,都是指日可待的奈米科技製品。

以上是幾種奈米科技在生活中的應用,在此大家一定會好奇,問著"如何製造出奈米"呢?也就是要如何進入奈米級的世界?我想眾所皆知的方法就 "由上而下" 及 "由下往上"二個層面來發展, "由上而下" 就是所謂的鐵杵磨成繡花針,將大物質分割成奈米大小之粒子;另一方面"由下往上"就是將非常小的物質類似原子狀態,由上堆積至奈米尺度,當然在堆積過程中需要參考奈米材料的結構、鍵結等等。

1950年代諾貝爾獎的物理學者提出利用無處不在的微型化技術,製造人體細胞大小的機器或新材料,描繪一幅令人驚愕的微小世界。1982年穿隧顯微鏡(TEM)的發明,人類科學研究領域進入以0.1至100奈米為研究對象的前瞻性科學,1990年IBM實驗室中利用35個原子排列[I-B-M]3個字母在長寬不超過100奈米長的面積中,在一瞬間好像哥倫布發現美洲大陸似的,藍色的巨人似乎也宣佈他佔領奈米技術的新領域。這個以微觀為首的小宇宙中,有我們未知的世界,更有足以令我們日常生活中產生變化的奈米科技。最近很多國家都興起奈米技術的研究興趣,我國也宣佈於行政院成立奈米科技推動小組,統合產官學界之奈米科技以創造繼電子資訊業之後的產業另一春天,這幾天校長也宣佈成立奈米研究中心,計畫以學校既有的資源整合理工學院投入奈米科技研究。相信人類歷經陸地與海洋的文明之後,可以預期的未來,奈米科技的微觀世界也將帶領人類進入一個嶄新的領域,創造一個無可限量的新文明。

NO.535 | 更新時間:2010-09-27 | 點閱:1062 | 下載:

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