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1、第一章 奈米科技縱橫談,粘正勳 物理系E-mail:chnienphy.ncu.edu.tw94年 9月 13日(星期二),奈米科學,2.跨世紀的三大主流科技,3.匯江河而納百川的奈米科技,1.所謂奈米的國度,4.微小化競賽中的奈米風情畫,5.奈米供養的明日世界,奈米有多熱？,美國2000年2月宣佈啟動跨部會“國家奈米科技計畫（NNI）”,92.03.03 美國家奈米科學計畫(NNI)2004年 奈米研究預算達 8.47億美元美國政府日前公布2004年國家奈米科學計畫（National Nanotechnology Initiative,NNI）的預算，總金額為8.47億美元，較2003年成長
2、了9.5%。,92.03.20 2012年我奈米技術產值達兆元經濟部十九日預估，到二八年時我國奈米技術應用影響相關產業產值將達新台幣三千億元，至二一二年擴大應用到電子、半導體等八大產業後，這八大產業的產值可升至一兆元。,自從政府宣布奈米材料為未來重點發展技術後，(民國八十八年)國科會也通過奈米計畫成為國家型科技計畫，而預計在6年內(民國九十二至九十七年間)將投入192億元，,假設全世界的人口已增加到一百億(10 10)，若大家肩並肩地塞進一公尺寬的隊伍裡，則每個人的肩寬應為 0.1 奈米，恰約氫原子的直徑。,毫米 mm,微米 m,奈米 nm,2000,1950,1990,1980,1940,1
3、900,二極真空管(1904),電腦(1953),量子論(1900),X-射線(1895),電子顯微鏡(1926),尺度,年代,1970,1960,1930,1920,1910,電晶體(1947),三極真空管(1906),電子計算機(1945),個人電腦(1980?),網際網路(1990?),手機(1995?),積體電路(1958),*,*Moores law:每隔 1.5 年在 IC 上功能元件的密度就增加一倍。,雷射(1960),原子力顯微鏡(1986),掃瞄穿隧顯微鏡(1982),新穎材料 及 能源科技,磁性材料超導材料光電材料高效能觸媒有機高分子材料(自組裝分子)人造低維度材料(薄膜
4、和 介面、奈米碳管、量子點),產能儲能高效率轉化,奈米 nm,2000,1950,1990,1980,1940,1900,電腦(1953),量子論(1900),X-射線(1895),電子顯微鏡(1926),尺度,年代,1970,1960,1930,1920,1910,抗生素(1929),果蠅突變(1910),網際網路(1990?),濾過性病毒形態(1938),雷射(1960),原子力顯微鏡(1986),掃瞄穿隧顯微鏡(1982),毫米 mm,微米 m,血型(1901),DNA結構(1953),基因定序(2000),複製羊(1997),奈米光電結構的製作奈米光電量測技術奈米結構的操控技術,量子點
5、雷射奈米碳管場發射顯示器光子晶體光電偵測器,DNA分子工程與分子組裝生物分子組件式樣形成分子拓印奈米粒子或奈米管等之生技應用表面奈米生技,奈米顯影藥物制放組織工程微流體生物晶片生物感測器,NANO PICTURES:Dip-Pen NanolithographyOne molecule thick letters written using Dip-Pen Nanolithography:Octadecanethiol is the ink and gold is the substrate.Visualized with an atomic force microscope.Credit:S
6、.Hong and C.A.Mirkin,Northwestern University Center for Nanofabrication and Molecular Assembly,磁性標籤許多偵測是否有某分子或病原菌存在的檢驗法，都是利用抗體與標的物結合的方式達成。帶了磁性奈米粒子的抗體與標的物結合之後（上圖下方的前景），經短暫暴露於磁場之下，將造成這些探針集體放出強烈的磁性訊號。至於沒有與標的物結合的抗體，則會朝不同的方向打轉，而不會產生訊號。因此無需經過清洗的步驟將未結合的抗體除去，就可直接讀出結果。,金粒子上頭接有短鏈DNA的金質奈米粒子，可以測定樣本中是否有某基因序列（黑色）
7、的存在。溶液中的一組金粒子上接了與標的序列前半段互補的DNA（紅色），另一組粒子則帶有與標的序列後半互補的DNA（藍色）。如果樣本中的確存有該基因序列，將會與兩種金粒子上頭攜帶的DNA觸手相結合，形成密集的網狀結構，把金粒子給固定住。這種金粒子聚集成塊的現象，將造成溶液變色（從紅變藍）。,http:/.tw/read/readshow.asp,奈米醫學大未來撰文阿利維撒托斯（A.Paul Alivisatos，美國加州大學柏克萊分校化學系的教授。翻譯潘震澤，美國韋恩州立大學生理學博士，陽明大學生理學研究所教授。,聰明的懸臂樑利用類似原子力顯微鏡當中的懸臂樑，可用來篩選生物樣本中是否存在某特定的
8、基因序列。每個懸臂樑表面接上可與一特定標的序列相接的DNA分子，然後加入生物樣本。如果有配對產生，將形成表面壓力，造成該懸臂樑彎曲幾個奈米；雖然彎曲的幅度不大，但足以顯示樣本中具有特定的標的分子。【欲閱讀完整全文，請參閱2002年10月號小而美的醫學世界一文。】,Left:A two-layered membrane separates the cell interior in the bottom-right of this image from the surrounding environment.Complex molecules in this outer membrane cont
9、rol how the underlying cell interacts with its surroundings.Image copyright Scott Barrows,University of Illinois at Chicago.,Voyage of the Nano-Surgeons,NASA-funded scientists are crafting microscopic vessels that can venture into the human body and repair problems one cell at a time.,http:/science.
10、nasa.gov/headlines/y2002/15jan_nano.htm,Right:High-energy cosmic radiation can cause damage DNA and make cells behave erratically.Image courtesy NASA/OBPR.,Right:Tiny capsules much smaller than these blood cells may someday be injected into peoples bloodstreams to treat conditions ranging from cance
11、r to radiation damage.Copyright 1999,Daniel Higgins,University of Illinois at Chicago.,Above:In this illustration nanocapsule walls are partially dissolved,then allowed to reform,trapping fluorescent-tagged drug molecules inside.Such vessels can be made of self-assembling polymers or of semiconductor materials such as cadmium telluride.Courtesy Yuri Lvov,Louisiana Tech University.,
