基础科学研究方法第一组-isdpnctuedutw.PDF

基礎科學研究方法 第一組 組 員 大 卡 司 應化系9725016    李依蓉 應化系9725018    張哲明 應化系9725019    林孟穎 應化系9725020    黃于芳 應化系9725021    齊慕桓 應化系9725022    陳奕安 應化系9725023    吳冠毅 應化系9725024    翁松沂 應化系9725026    徐令皇 奈米係蝦米? ㄟ塞呷嗎? Nano 來自希臘字的接頭語，表示十億分之 一。奈米（nanometer,10‐9m ）即為一公尺 的十億分之一，約是人類頭髮直徑的十萬 分之一，10倍於氫原子直徑大小（10‐ 10m ），與目前半導體製程使用之單位m （micrometer, 微米），差1,000倍。2 奈米只是一個非常小的單位 是什麼神祕的力量促使人類不斷的去研究 呢？ 原 來 . . . 在如此小的尺度下，古典理論已不敷使用， 量子效應已經成為不可忽視的因素，加上 表面積所佔的比例大增 ，物質會呈現迥異 於巨觀尺度下的物理、化學和生物性質。 因此，人類可以在已知的物質發現截然不 同的性質，並對此種性質加以研究，應用 在醫療或是日常生活之中，便可以造就出 更先進，更便利的生活 • 量子化效應 –當材料的尺寸由巨觀縮小至接近於數個原子 或分子的大小時，其能量狀態的分布由連續轉變為量化的 狀態，繼而明顯地影響奈米材料的許多性質。 金屬塊材 半導體 絕緣體 導帶 (CB) 能量間隙小 能量間隙大 價帶 能階連續 (VB) 矽 (Si) ，鍺(Ge) 半導體材料 ⅢⅤ族 →砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)等 ⅡⅥ族→硫化鋅(ZnS)、 硒化鎘(CdSe)等 ‧當奈米材料的表面積對體積的比例大增時， 自然使奈米材料成為注目的焦點。 •我們用金和鈀為例，金與鈀的原子半徑分別為0.16nm及0.12nm。 附表是估算所得的，在不同大小奈米粒子中的原子數和在表面上 的原子所占的比率。從這個表中的數字可以看出，粒子越小，裡 面的原子數越少，暴露在表面上的原子所占的比率就越高。當奈 米粒子的粒徑小到1nm時，其中的原子，幾乎全部是暴露在粒子 的表面上！ 自然界的奈米現象 奈米科技聽來先進，但並非純然是實驗室的產 物。造物者從數百萬甚至數千萬年前，已在自 然界的許多生物體內創造出奈米粒子或奈米構 造，使其展現特殊功能或形態。 處處可見 水面行走自如的水澠。 蓮花之出汙泥而不染。 飛簷走壁的守宮。 飛蛾的角膜表面具有奈米級的細小突起，所以反 光性極低。 鯨魚及海豚的皮膚擁有奈米尺寸的孔洞，可以防 止有害微生物的附著，也可減少游行所產生的摩 擦力。 蜜蜂體內因存在磁性的「奈米」粒子而具有羅盤 的作用，可以為蜜蜂的活動導航。 奈 米 科 技 的 應 用 奈米金 奈米銀 出淤泥而不染‐‐蓮花效應 蓮花效應是指蓮葉表面具有超疏水的特性。 由於蓮葉具有超疏水、不吸水的表面，落在葉 面上的水會因表面張力的作用形成水珠，水與 葉面的接觸角會大於140度，只要葉面稍微傾 斜，水珠就會滾離葉面。因此，在傾盆大雨過 後，蓮葉的表面依然能保持乾燥；此外，滾動 的水珠會順便帶走灰塵污泥的顆粒，達到自我 潔淨的效果，這就是蓮花總是能一塵不染的原 因。 蓮葉的結構 在電子顯微鏡下，蓮葉的表面具有大小約5~15微米細 微突起的表皮細胞，表皮細胞上又覆蓋著一層直徑約1 奈米的蠟質結晶。蓮葉表面的微結構「粗糙層」能夠 將空氣保留在突起物間的底部，使外在的污物或液體 無法完全沾附於蓮葉上