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私立及人中學物理科 教師課外閱讀指導實施計劃導讀 導讀者 : 徐涵天 (拾 肆) 書名: 奈米科技現在與未來 作者: 白春禮 出版者: 凡異出版社 書名: 奈米科學與技術 原作: Mick Wilson . Kamali Kannangara Geoff Smith . Michelle Simmons Burkhard Raguse 出版者: 普林斯頓國際公司  奈米的現在和未來 米(Nanotechnology)的意義 : 奈米米公尺到公尺)的奈米尺度材料既從原子、分子（10個氫原子直徑約為1奈米）1905年4月15日：愛因斯坦在遞交的博士論文中估計一個糖分子的直徑約為1奈米。 愛因斯坦（A. Einstein）寫信給他的同事康拉法·哈比希特，透露自己在這一年中將做4項工作，其一是要測量出分子的真正大小。在4月30日提交的博士論文中，他設計了一種新的測量分子大小的方法，估計出一個糖分子的直徑約為1米，首次將米與分子大小掛上鉤，並證明了分子的存在一個葡萄糖分子的直徑約為513奈米，而蔗糖、蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖均為線性分子，可以估計，最大的五糖分子直徑約在25奈米左右1奈米相去不遠。 1959Richard Feynman）在加州理工學院召開的美物理學會會議上作了一次富有想像力的演說「」「」 「——我們可以採用切實可行的方式進一步縮小器件的尺寸。我不打算討論我們將如何做到這一點，而只想談談原則上我們能做些什麼。……現在我們還沒有走到這一步僅僅是因為我們沒有在這方面花足夠的時間和精力。」(T. Graham)發明了一種分離晶質與膠體粒子的透析方法，稱之為濾膜分析，開啟了系統化研究奈米物理的道路。 葛瑞漢發明一種分離晶質興膠體粒子的透析方法，或稱之為濾膜分析（dialysis）。葛瑞漢讓糖與阿拉伯膠的混合溶液經過一張半透明膜（如同篩子一般），半透明膜的小孔可讓粒子較小的晶質粒子透過，而較大的膠體粒子則無法透過。故得知擴散快慢與粒子大小有關，這個實驗使得科學家們開始研究一至一百奈米的超倣粒子，也是人們開始有系統地研究奈米世界的物理。 1962年 : 日本物理年家久保亮武（R. Kubo）等數人發表了著名的久保理論－量子限制理論(或稱為量子限域理論) 。來解釋金屬超微粒子（ultra-fine particles，實際上金屬超微粒子就是金屬奈米粒子）的能量不連續。 當金屬超微粒子的原子數目減少，將使金屬原子間距離加大，而金屬超微粒子的電子所具有的連續能量，將被中斷而成不連續的能量。以物理學家角度來說，因金屬的電子能量間隙增大，使能量由連續變成不連續的能階，由於這個能量不連續的特性，超微粒子會受到侷限，其物理特性會不同於金屬塊。 1970年東京大學的研究人員報導了二氧化鈦的光催化能力.從那時起,科學家就利用它消滅醫院各種表面上的細菌,與處理污水,水泥板上塗了二氧化鈦,可以去除90%的氮氧化物.那些氮氧化物多是老舊車輛,柴油卡車噴出的,也是造成煙霧,酸雨等環境污染物的根源.香港中文大學的化學家余濟美說,用二氧化鈦塗敷層對付污染物,幾分鐘內就可以完成環境得花上幾個月的工作.此外,他補充說,二氧化鈦是催化劑,不是消耗品,可以一直發揮作用.如(圖四),陽光照射到塗敷了二氧化鈦(綠色大分子)的混凝土上,廢氣污染物(氮氧化物,即右上角紅色分子)就會分解,釋出活化氧(附著在二氧化鈦上的藍色小分子),將氮氧化物轉變成硝酸離子(最右邊的紫色分子).鹼性的混凝土會中和那些硝酸離子,然後雨水就可以將它們沖走了.1974年：坦尼古奇(Taniguchi)最早使用奈米技術(Nanotechnology)一詞來描述精細機械加工。 1982年：德國博士生比尼格（Binnig）在羅勒爾(Rohrer)教授的指導下發明了看得見原子的掃瞄隧道顯微鏡（STM）問世。 帶偏壓(電壓差)的兩個平板導體間只要不接觸是不會有電流流過的（圖1），可是當這兩個導電平板靠得很近，相隔小於1個奈米時，即使不接觸，也會產生電流」2）。這種現象就是量子力學中的隧道效應。 圖1 導體間的電子隧道效應 圖 2 隧道電流與針尖樣品表面距離呈指數關係 他們把一個平板導體替換為一個很尖的導電針尖，再讓這個針尖對另一個平板導體（樣品）作二維掃瞄（圖3）， 圖 3 隧道顯微鏡中針尖（紅色）對樣品（藍色）作兩維掃瞄 正像電視顯像管中電子束掃瞄一樣，同時記錄下每個掃瞄點相應的隧道電流，而這個電流是直接與表面高低起伏有關的，即與表面形貌有關的。這樣一來測量平板間隧道電流的實驗裝置就變成了觀察表面形貌特徵的顯微鏡了！這就是比尼格和羅勒爾發明的掃瞄隧道顯微鏡（STM）。由於針尖可以做得很細、很尖，其頂端甚至只有一個原子（圖4），所以STM有原子級的解析度，可以觀察到物體表面單個