一九八一年，掃瞄穿隧式顯微鏡（STM）的發明，使得研究人員得以觀察物體表面的奈米結構，當年普遍被視為奈米科技元年。（AFP）
奈米技術的應用不斷推陳出新，圖為二零零五年二月二十三日，NEC電腦的售貨員展示一台奈米電腦。（Getty Images）
奈米是什麼？
文 ◎ 王敬雅、施存真
一九八一年，掃瞄穿隧式顯微鏡（STM）的發明，使得研究人員得以觀察物體表面的奈米結構，當年普遍被視為奈米科技元年。（AFP）
奈米是「長度」單位，英文是「nanometer」。希臘文中nano是「侏儒」，meter即「公尺」。一奈米等於十億分之一公尺（10-9米），這個尺度已經遠小於細胞的尺寸，以人的紅血球為例，尺寸約為六～八微米（10-6米），約為奈米尺度的一千倍大。奈米尺度比較接近病毒的大小，小的病毒七～八奈米，大的則有數百奈米。
10-9米究竟有多小？比如一個氫原子放大109倍，就等於一顆蘋果的大小；那一個DNA放大109倍，就等於一隻大象的大小；一顆彈珠放大109倍，就等於地球的大小。
要想觀察這麼微小的粒子，唯一的方法就是用高解析的顯微技術。光學顯微鏡從十七世紀開始發展，到了十八世紀，放大倍率已提高到一千倍，後來受限於光學原理，放大倍率提高至一千六百倍就達到了極限，一般解像度最高不超過零點三微米。因此要觀察奈米尺寸的物體，光學顯微鏡就不適合了。
奈米技術的發展需要使用比光學儀器更高解析的儀器。自從電子顯微鏡發明後，顯微鏡的解像度提升到了一至五奈米，已經可觀察到病毒，但仍不夠精密。直到一九八一年，掃瞄穿隧式顯微鏡（STM）的發明，使得研究人員得以觀察物體表面的奈米結構，當年普遍被視為奈米科技元年。
奈米技術的應用不斷推陳出新，圖為二零零五年二月二十三日，NEC電腦的售貨員展示一台奈米電腦。（Getty Images）
然而，電子顯微鏡及掃瞄穿隧式顯微鏡的解像度雖然都比光學顯微鏡更高，但無法獲得微觀物體的顏色訊息，僅能觀察物體表面輪廓，而操作上也較光學式顯微鏡更複雜。除了掃瞄穿隧式顯微鏡之外，奈米技術也常採用原子力顯微鏡（AFM）作為研究工具，原子力顯微鏡可掃描三維表面形貌，並可用於生物體。
在奈米尺度下，物質的特性與一般尺度也有所不同。物質縮小到奈米尺度時，表面積所佔的比例大增，物質會呈現與宏觀尺度有很大差異的物理、化學或生物特性，材料將因產生完全不同的特性而形成特殊功能：如質量變輕、體積縮小、曲度變大、表面積增加；導熱度與導電性、磁性也改變；並且會表現出高表面／體積比、高密度堆積以及高結構組合彈性等特性。
奈米是一個全新的研究領域，由於通過將原子或分子組合成新的奈米結構，並以其來設計、製作、組裝成新的材料、元件或系統，因此「奈米科技」打破了各個領域的界限，可廣泛應用於生活、醫療健康科技、國防軍事、電腦資訊、材料、生物、化學等各領域。
文 ◎ 王敬雅、施存真
一九八一年，掃瞄穿隧式顯微鏡（STM）的發明，使得研究人員得以觀察物體表面的奈米結構，當年普遍被視為奈米科技元年。（AFP）
奈米是「長度」單位，英文是「nanometer」。希臘文中nano是「侏儒」，meter即「公尺」。一奈米等於十億分之一公尺（10-9米），這個尺度已經遠小於細胞的尺寸，以人的紅血球為例，尺寸約為六～八微米（10-6米），約為奈米尺度的一千倍大。奈米尺度比較接近病毒的大小，小的病毒七～八奈米，大的則有數百奈米。
10-9米究竟有多小？比如一個氫原子放大109倍，就等於一顆蘋果的大小；那一個DNA放大109倍，就等於一隻大象的大小；一顆彈珠放大109倍，就等於地球的大小。
要想觀察這麼微小的粒子，唯一的方法就是用高解析的顯微技術。光學顯微鏡從十七世紀開始發展，到了十八世紀，放大倍率已提高到一千倍，後來受限於光學原理，放大倍率提高至一千六百倍就達到了極限，一般解像度最高不超過零點三微米。因此要觀察奈米尺寸的物體，光學顯微鏡就不適合了。
奈米技術的發展需要使用比光學儀器更高解析的儀器。自從電子顯微鏡發明後，顯微鏡的解像度提升到了一至五奈米，已經可觀察到病毒，但仍不夠精密。直到一九八一年，掃瞄穿隧式顯微鏡（STM）的發明，使得研究人員得以觀察物體表面的奈米結構，當年普遍被視為奈米科技元年。
奈米技術的應用不斷推陳出新，圖為二零零五年二月二十三日，NEC電腦的售貨員展示一台奈米電腦。（Getty Images）
然而，電子顯微鏡及掃瞄穿隧式顯微鏡的解像度雖然都比光學顯微鏡更高，但無法獲得微觀物體的顏色訊息，僅能觀察物體表面輪廓，而操作上也較光學式顯微鏡更複雜。除了掃瞄穿隧式顯微鏡之外，奈米技術也常採用原子力顯微鏡（AFM）作為研究工具，原子力顯微鏡可掃描三維表面形貌，並可用於生物體。
在奈米尺度下，物質的特性與一般尺度也有所不同。物質縮小到奈米尺度時，表面積所佔的比例大增，物質會呈現與宏觀尺度有很大差異的物理、化學或生物特性，材料將因產生完全不同的特性而形成特殊功能：如質量變輕、體積縮小、曲度變大、表面積增加；導熱度與導電性、磁性也改變；並且會表現出高表面／體積比、高密度堆積以及高結構組合彈性等特性。
奈米是一個全新的研究領域，由於通過將原子或分子組合成新的奈米結構，並以其來設計、製作、組裝成新的材料、元件或系統，因此「奈米科技」打破了各個領域的界限，可廣泛應用於生活、醫療健康科技、國防軍事、電腦資訊、材料、生物、化學等各領域。
